Stredné vlákna: popis, štruktúra, funkcie a vlastnosti

Stredné vlákna sú charakteristickou štruktúrou eukaryotických buniek. Majú schopnosť samoobsluhy a sú chemicky stabilné. Štruktúra a funkcie medziľahlých vlákien sú určené zvláštnosťami väzieb v proteínových molekulách. Slúžia nielen na tvorbu bunkového rámca, ale tiež poskytujú interakciu organel.

Všeobecný popis

Vlákna sú vláknité proteínové štruktúry, ktoré sa podieľajú na konštrukcii cytoskeletu. Podľa priemeru sú rozdelené do 3 tried. Stredné vlákna (PF) majú priemernú hodnotu prierezu 7-11 nm. Zaberajú medzipolohu medzi mikrofilamentmi Ø5-8 nm a mikrotubulmi Ø25 nm, pre ktoré dostali svoje meno.

Existujú 2 typy týchto štruktúr:

• Laminátové. Sú v jadre. Všetky zvieratá majú laminované vlákna.
• Cytoplazmatický. Nachádzajú sa v cytoplazme. Existujú háďatká, mäkkýše, stavovce. V druhom prípade môže v niektorých typoch buniek chýbať umiestnenie, štruktúra a funkcie (napríklad v gliových bunkách).

Stredné vlákna sú jedným z hlavných prvkov cytoskeletu živých organizmov, ktorých bunky obsahujú jadrá (eukaryoty). Prokaryoty majú tiež analógy týchto fibrilárnych štruktúr. Nenachádzajú sa v rastlinných bunkách.

Väčšina vlákien sa nachádza v perinukleárnej zóne a zväzkoch vlákien, ktoré sú umiestnené pod plazmatickou membránou a siahajú od stredu k okrajom buniek. Obzvlášť veľa z nich je u tých druhov, ktoré sú vystavené mechanickému namáhaniu - vo svalových, epiteliálnych, ako aj v bunkách nervových vlákien.

Druhy bielkovín

Štúdie ukazujú, že proteíny, ktoré tvoria medziprodukty, sa rozlišujú v závislosti od typu buniek a stupňa ich diferenciácie. Všetky však súvisia.

Proteíny medziľahlých vlákien sú rozdelené do 4 typov:

1. Keratíny. Tvoria polyméry dvoch podtypov-kyslé a neutrálne. . Molekulová hmotnosť týchto zlúčenín sa pohybuje v rozmedzí 40 000-70 000 a. . m. , v závislosti od zdroja tkaniva môže počet rôznych heterogénnych foriem keratínov dosiahnuť niekoľko desiatok. Sú rozdelené do 2 skupín izoformami-epiteliálne (najpočetnejšie) a nadržané, ktoré pozostávajú z vlasov, rohov, nechtov a peria zvierat.
2. V druhom type sa kombinujú 3 typy proteínov s takmer rovnakou molekulovou hmotnosťou (45 000-53 000 a. . m.). , Patria sem: vimentín (spojivové tkanivo, ploché bunky lemujúce povrch krvi a lymfatických ciev; krvné bunky); desmin (svalové tkanivo); periférne (periférne a centrálne neuróny); gliový fibrilárny kyslý proteín (vysoko špecifický mozgový proteín).
3. , proteíny neurofilamentov nachádzajúce sa v neuritoch – valcovité procesy, ktorými prechádzajú impulzy medzi nervovými bunkami.
4. Proteíny jadrovej vrstvy, ktorá je základom jadrovej membrány. Sú predchodcami všetkých ostatných PF.

Medziprodukty môžu pozostávať z niekoľkých typov vyššie uvedených látok.

Funkcia

Charakteristiky PF sú určené ich nasledujúcimi vlastnosťami:

• veľké množstvo polypeptidových molekúl v priereze;
• silné hydrofóbne interakcie, ktoré hrajú dôležitú úlohu pri zostavovaní makromolekúl podľa typu skrúteného superspirálu;
• tvorba tetramérov s vysokou elektrostatickou interakciou.

Výsledkom je, že medziľahlé vlákna získavajú vlastnosti silného skrúteného lana – dobre sa ohýbajú, ale neroztrhajú sa. Pri spracovaní činidlami a silnými elektrolytmi tieto štruktúry ako posledné prechádzajú do roztoku, to znamená, že sa vyznačujú vysokou chemickou stabilitou. Takže po úplnej denaturácii proteínových molekúl v močovine môžu vlákna byť zhromažďované nezávisle. Proteíny zavedené zvonku sa rýchlo integrujú do už existujúcej štruktúry týchto zlúčenín.

Štruktúra

Medziľahlé vlákna sú svojou štruktúrou nerozvetvené polyméry, ktoré sú schopné oboch tvoriť zlúčeniny s vysokou molekulovou hmotnosťou, a na depolymerizáciu. Ich štrukturálna nestabilita pomáha bunkám meniť ich tvar.

Napriek tomu, že vlákna majú rôzne zloženie podľa typu proteínov, majú rovnaký štruktúrny plán. V strede molekúl je alfa špirála, ktorá má tvar pravotočivej špirály. Vzniká v dôsledku kontaktov medzi hydrofóbnymi štruktúrami. Vo svojej štruktúre sú 4 špirálové segmenty oddelené krátkymi špirálovými úsekmi.

Na koncoch alfa špirály sú domény s neurčitou štruktúrou. Hrajú dôležitú úlohu pri zostavovaní vlákien a interakcii s bunkovými organelami. Ich veľkosť a proteínová sekvencia sa medzi rôznymi typmi PF veľmi líšia.

Budovanie Bielkovín

Hlavná budova materiál pre PF sú diméry-komplexné molekuly zložené z dvoch jednoduchých. Zvyčajne zahŕňajú 2 rôzne proteíny prepojené tyčinkovými štruktúrami.

Cytoplazmatický typ vlákien pozostáva z dimérov, ktoré tvoria vlákna hrubé 1 blok. Pretože sú umiestnené paralelne, ale v opačnom smere, polarita nie je. Z týchto dimérnych molekúl sa môžu následne vytvoriť zložitejšie.

Funkcia

Hlavné funkcie medziľahlých vlákien sú nasledujúce:

• zabezpečenie mechanickej pevnosti buniek a ich procesov;
• prispôsobenie sa stresovým faktorom;
• účasť na kontaktoch, ktoré zabezpečujú silné spojenie buniek (epiteliálne a svalové tkanivo);
• intracelulárna distribúcia proteínov a organel (lokalizácia Golgiho aparátu, lyzozómov, endozómov, jadier);
• podieľa sa na transporte lipidov a prenose signálov medzi bunkami.

PF má tiež vplyv na mitochondriálnu funkciu. Ako ukazujú laboratórne experimenty na myšiach, u tých jedincov, ktorí sú zbavení génu desmin, je narušené intracelulárne usporiadanie týchto organel a samotné bunky sú naprogramované na kratšiu životnosť. V dôsledku toho , spotreba kyslíka tkanivami sa znižuje.

Na druhej strane prítomnosť medziľahlých vlákien prispieva k zníženiu v mobilite mitochondrií. Ak sa vimentín umelo vstrekne do bunky, môže sa obnoviť sieť PF.

Význam v medicíne

Porušenie syntézy, akumulácie a štruktúry PF vedie k vzniku niektorých patologických stavov:

1. Tvorba hyalínových kvapôčok v cytoplazme pečeňových buniek. Iným spôsobom sa nazývajú Malloryho telieska. Tieto štruktúry sú PF proteíny epiteliálneho typu. Vznikajú pri dlhodobom pôsobení alkoholu (akútna alkoholická hepatitída), ako aj v dôsledku metabolických porúch pri primárnom hepatocelulárnom karcinóme pečene (u pacientov s vírusovou hepatitídou B a cirhózou) so stagnáciou žlče v pečeni a žlčníku. Alkoholický hyalín má imunogénne vlastnosti, ktoré predurčujú vývoj systémovej patológie.
2. Pri mutáciách génov zodpovedných za produkciu keratínov dochádza k dedičnému ochoreniu kože-epidermolysis bullosa. V tomto prípade dochádza k porušeniu pripojenia vonkajšej vrstvy kože k bazálnej membráne, ktorá ju oddeľuje od spojivového tkaniva. V dôsledku toho sa vytvárajú erózie a bubliny. Koža sa stáva veľmi citlivou na najmenšie mechanické poškodenie.
3. Tvorba senilných plakov a neurofibrilárnych spleti v bunkách mozgu pri Alzheimerovej chorobe.
4. Niektoré typy kardiomyopatie spojené s nadmernou akumuláciou PF.

Dúfame, že náš článok odpovedal na všetky vaše otázky.