Srednji filamenti: opis, struktura, funkcija i značajke

Intermedijarni filamenti-karakteristična struktura eukariotskih stanica. Imaju sposobnost samosastavljanja i kemijski su otporni. Struktura i funkcije intermedijarnih filamenata određene su značajkama veza u molekulama proteina. Oni služe ne samo za formiranje stanične skele, već i osiguravaju interakciju organela.

Opći opis

Filamenti su proteinske strukture nitaste vrste koje sudjeluju u izgradnji citoskeleta. U skladu s promjerom, podijeljeni su u 3 klase. Srednji filamenti (PF) imaju prosječnu vrijednost poprečnog presjeka-7-11 nm. Oni zauzimaju posredni položaj između mikrofilamenata Amapin5 - 8 nm i mikrotubula Amapin25 nm, po čemu su i dobili ime.

Postoje 2 vrste ovih struktura:

• Laminat. Nalaze se u jezgri. Sve životinje imaju laminirane niti.
• Citoplazmatski. Nalaze se u citoplazmi. Postoje u nematodama, mekušcima, kralježnjacima. U potonjem, stanice mogu biti odsutne u nekim vrstama (na primjer, u glijalnim stanicama).

Lokacija

Intermedijarni filamenti jedan su od glavnih elemenata citoskeleta živih organizama čije stanice sadrže jezgre (eukarioti). U prokariota se nalaze i analozi ovih fibrilarnih struktura. U biljnim stanicama se ne nalaze.

Većina filamenata nalazi se u perinuklearnoj zoni i snopovima vlakana koji se nalaze ispod plazma membrane i protežu se od središta do rubova stanica. Posebno ih ima u onim vrstama koje su izložene mehaničkom stresu – u mišićnim, epitelnim, kao i u stanicama živčanih vlakana.

Vrste proteina

Kao što studije pokazuju, proteini koji čine intermedijarne niti razlikuju se ovisno o vrsti stanica i stupnju njihove diferencijacije. Međutim, svi su povezani.

Proteini intermedijarnih filamenata podijeljeni su u 4 vrste:

1. Keratini. Oni tvore polimere iz dvije podvrste-kisele i neutralne. Molekularna težina ovih spojeva kreće se u rasponu od 40 000-70 000 a. e. m. Ovisno o izvoru tkiva, broj različitih heterogenih oblika keratina može doseći nekoliko desetaka. Podijeljeni su u 2 skupine prema izoformi – epitelni (najbrojniji) i rožnati, koji čine kosu, rogove, nokte i perje životinja.
2. U drugom tipu kombiniraju se 3 vrste proteina koji imaju gotovo istu molekularnu težinu (45 000-53 000 a. e. m.). To uključuje: vimentin (vezivno tkivo, ravne stanice koje oblažu površinu krvnih i limfnih žila; krvne stanice); desmin (mišićno tkivo); perifin (periferni i središnji neuroni); glijalni fibrilarni kiseli protein (visoko specifični protein mozga).
3. Neurofilamentni proteini koji se nalaze u neuritima-cilindričnim procesima kroz koje prolaze impulsi između živčanih stanica.
4. Proteini nuklearne Lamine ispod nuklearne membrane. Oni su prethodnici svih ostalih PF-a.

Intermedijarni filamenti mogu se sastojati od nekoliko vrsta gore navedenih tvari.

Svojstva

Karakteristike PF određuju se sljedećim značajkama:

• veliki broj polipeptidnih molekula u presjeku;
• snažne hidrofobne interakcije koje igraju važnu ulogu u sastavljanju makromolekula u obliku upletene super zavojnice;
• stvaranje tetramera s visokom elektrostatičkom interakcijom.

Kao rezultat toga, Intermedijarni filamenti stječu svojstva jakog uvijenog užeta – dobro se savijaju, ali se ne lome. Kada se tretiraju reagensima i jakim elektrolitima, ove strukture posljednje prelaze u otopinu, odnosno karakterizira ih visoka kemijska stabilnost. Dakle, nakon potpune denaturacije proteinskih molekula u urei, filamenti mogu okupite se sami. Proteini uvedeni izvana brzo se ugrađuju u već postojeću strukturu datih spojeva.

Struktura

Po svojoj strukturi, Intermedijarni filamenti su nerazgranati polimeri koji su sposobni i za stvaranje spojevi visoke molekularne težine, tako i do depolimerizacije. Njihova strukturna nestabilnost pomaže stanicama da promijene svoj oblik.

Unatoč činjenici da filamenti imaju različit sastav prema vrsti proteina, oni imaju isti strukturni plan. U središtu molekula nalazi se alfa spirala koja ima oblik zavijene spiralne linije. Nastaje zbog kontakata između hidrofobnih struktura. Njegova struktura sadrži 4 spiralna segmenta odvojena kratkim ne-spiralnim dijelovima.

Na krajevima alfa spirale nalaze se Domene neodređene strukture. Oni igraju važnu ulogu u sastavljanju filamenata i interakciji sa staničnim organelama. Njihove veličine i slijed proteina uvelike variraju među različitim vrstama PF.

Građevinski protein

Glavni graditelj materijal za PF su dimeri-složene molekule sastavljene od dva jednostavna. Obično uključuju 2 različita proteina međusobno povezana šipkastim strukturama.

Citoplazmatski Tip filamenata sastoji se od dimera koji tvore filamente debljine 1 bloka. Budući da se nalaze paralelno, ali u suprotnom smjeru, nema polariteta. Iz tih dimernih molekula kasnije se mogu formirati složenije.

Značajke

Glavne funkcije srednjih niti su sljedeće:

• osiguravanje mehaničke čvrstoće stanica i njihovih procesa;
• prilagođavanje stresorima;
• sudjelovanje u kontaktima koji osiguravaju snažnu povezanost stanica (epitelno i mišićno tkivo);
• unutarstanična raspodjela proteina i organela (lokalizacija Golgijevog aparata, lizosoma, endosoma, jezgri);
• sudjelovanje u transportu lipida i staničnoj signalizaciji.

PF također utječu na funkcije mitohondrija. Kao što pokazuju laboratorijski eksperimenti na miševima, kod onih jedinki kojima nedostaje gen za desmin poremećen je unutarstanični raspored ovih organela, a same stanice programirane su za kraći životni vijek. Kao rezultat, smanjuje se potrošnja kisika tkanine.

S druge strane, prisutnost srednjih niti doprinosi smanjenju pokretljivosti mitohondrija. Ako se vimentin umjetno uvede u stanicu, tada se PF mreža može obnoviti.

Značaj u medicini

Poremećaji sinteze, akumulacije i strukture PF dovode do pojave nekih patoloških stanja:

1. Stvaranje hijalinskih kapljica u citoplazmi jetrenih stanica. Na drugi način nazivaju se mallorijevim tijelima. Te su strukture proteini PF epitelnog tipa. Oni nastaju s produljenim utjecajem alkohola (akutni alkoholni hepatitis), kao i kao rezultat metaboličkih poremećaja u primarnom hepatocelularnom karcinomu jetre (u bolesnika s virusnim hepatitisom B i cirozom), s stagnacijom žuči u jetri i žučnom mjehuru. Alkoholni hijalin ima imunogena svojstva koja unaprijed određuju razvoj sistemske patologije.
2. S mutacijama gena odgovornih za proizvodnju keratina javlja se nasljedna kožna bolest - bulozna epidermoliza. U tom slučaju dolazi do kršenja vezivanja vanjskog sloja kože na bazalnu membranu koja ga odvaja od vezivnog tkiva. Kao rezultat, nastaju erozije i mjehurići. Koža postaje vrlo osjetljiva na najmanja mehanička oštećenja.
3. Stvaranje senilnih plakova i neurofibrilarnih zapleta u stanicama mozga u Alzheimerovoj bolesti.
4. Neke vrste kardiomiopatije povezane s prekomjernim nakupljanjem PF.

Nadamo se da je naš članak odgovorio na sva vaša pitanja.