Ядерная пластинка

Промежуточные филаменты

Ядерная пластинка

Промежуточные филаменты — это элементы цитоскелета, нерастворимые белковые фибриллы диаметром от 8 до 12 нм. Таким образом они тоньше микротрубочки (25 нм) и толще актиновые филаменты (7 нм), за что и получили свое название.

Промежуточные филаменты состоят из различных белков, но все они имеют общий общий план строения.

Эти элементы цитоскелета обеспечивают клетке механическую устойчивость, участвуют в формировании межклеточных контактов: десомосом и гемидесмосом, закрепляют отдельные части клетки (например ядро) в определенном положении в цитоплазме, также входят в состав ядерной ламины (пластинки). В отличие от микротрубочек и микрофиламентов промижини филаменты не участвуют во внутриклеточном транспорте, не могут присоединять нуклеотидтрифосфаты, и является относительно статическими структурами.

Распространение

Существуют два основных типа промежуточных филаментов: цитоплазматические и ядерные, входящих в состав ядерной ламины. Белки ламины эволюционно более древние, они имеются у всех многоклеточных животных, тогда как цитоплазматические филаменты присутствуют в клетках только некоторых, таких как нематоды, моллюски и хордовые.

Вероятно, в течение эволюции животных, гены белков ядерной пластинки несколько раз дупликувались, и с их копий создавались гены белков цитоплазматичих филаментов. Даже в тех ораганизмив, имеющих такие гены, они экспрессируются не у всех клетках, например клетки микроглии человека (олигодендроциты) лишены промежуточных филаментов.

Поскольку основная функция цитоплазматических промежуточных филаментов — обеспечивать механическую стойкость, они наиболее распространены в тех клетках, которые постоянно подвергаются растяжению и давления (например эпителиальных).

У животных с крепким езкоскелетом, например членистоногих и иглокожих, цитопламзатични промежуточные филаменты отсутствуют, также они не найдены и в клетках растений, которые имеют прочную клеточную стенку.

Структура

В отличие от других элементов цитоскелета, идентичных во всех типах клеток, промежуточные филаменты могут состоять из различных белков, однако все они имеют одинаковые домены и похожую структуру, благодаря чему сохраняется общий план строения промежуточных филаментов. Мономерный белок промежуточных филаментов — это фибриллярная структура длиной 48 нм, центральный домен которой представлен длинной α-спирали.

Два мономерные белки взаимодействуют между собой, образуя димер, в котором они расположены параллельно (С-конец к С-конца), α-спиральные домены закрученные одно вокруг друга, образуя двойную суперспираль. Два диммеры, расположенные антипараллельно (C-конец к N-конца) образуют тетрамер.

Такой тетрамер и является основной растворимой белковой единицей, с которой собираются промежуточные филаменты.

В отличие от структурных компонентов микротрубочек и актиновых филаментов, тетрамеры промежуточных филаментов не имеют сайтов для связывания нуклеотидтрифосфатив, кроме того они имеют два одинаковых конце, из-за чего промежуточные филаменты лишены полярности.

Тетрамеры взаимодействуют латерально (бок о бок), образуя фибриллы, состоящий из 8-ми параллельных протофибрилл. Так что каждый филамент в сечении содержит 32 α-спирали, соединенные друг с другом гидрофобными связями.

Поэтому промежуточные филаменты по свойствам похожи на каната: они имеют очень высокую прочность на разрыв но легко сгибаются (для того, чтобы промежуточных филаментов можно было согнуть, он должен иметь длину хотя бы 1 мкм, тогда как для актиновых филаментов эта длина составляет 10 мкм , а для микротрубочек — несколько миллиметров).

Основные типы

Все белки, которые входят в состав промежуточных филаментов, имеют одинаковую структуру центрального домена, состоящий из около сорока повторов по семь неполярных аминокислот, тогда как N- и C-концевые участки у них могут существенно отличаться. В зависимости от аминокислотного состава и структуры различают пять основных типов белков промежуточных филаментов, краткая характеристика и примеры которых приведены в таблице.

Основные типы белков промежуточных филаментов Тип промежуточных филаментов Полипептиды, входящих в их состав Клетки, в которых встречаются
Тип I и II (эпителиальные) Кератины первого типа (кислые) Эпителиальные клетки и их производные (ногти, волосы)
Кератины второго типа (основные / нейтральные)
Тип ИИИ (виментиноподибни) Виментин Многие клетки мезенхимального происхождения
Десмин Мышцы
Глиальный фибриллярный кислый белок Глиальные клетки (астроциты, некоторые шванновских клеток)
Перифериних Периферийные нейроны
Тип IV (аксональные) Белки нейрофиламентов (NF-L, NF-M, NF-H) Нейроны
Тип V (ядерные) Ламины A, B и C Во всех типов клеток входят в состав ядерной ламины
Неклассифицированные Факинин, филезин Цитоплазма клеток хрусталика

Кератиновые филаменты

Кератины является самой разнообразной группой белков, из которых построены промежуточные филаменты: в человеческих эпителиальных клетках найдено около 20 различных типов, и еще 10 специфические для ногтей и волос.

Анализ генома человека обнаружил около 50 генов кератинов.

Различные типы кератинов экспрессируются в различных эпителиальных клетках организма, эта особенность используется при диагностике карцином (злокачественных опухолей эпителиального происхождения).

В эпителиальных клетках образуются целые сетки кератиновых филаментов, в которых они соединяются друг с другом с помощью дисульфидных связей.

Такие сетки очень устойчивы и не распадаются даже после смерти клетки, поэтому кератины используются животными для образования покровов тела, таких как внешний слой кожи, ногти, волосы, чешуйки.

Кроме того кератиновые филаменты предоставляют прочности эпителия, участвуя в образовании якорных межклеточных контактов — десмосом, или контактов клетки с внеклеточной матрицей — гемидесмосом.

Несколько наследственных заболеваний человека возникают вследствие мутаций в генах кератинов. В частности такой болезнью является простой буллезный эпидермолиз, при котором даже при незначительном механическом раздражении базальный слой кожи разрывается и образуются водяные пузыри. Существуют также болезни, при которых волдыри могут образовываться во рту, пищеводе, на роговице глаза.

Виментиноподибни филаменты

Виментиноподибни белки могут образовывать гомо- или гетерополимеры, они распространены в разных группах клеток. Некоторые из них, например виментину в фибробластах, могут формировать очень динамические структуры, собираются / разбираются в результате дефосфорилювання / фосфорилирования.

К этому классу белков также принадлежит десмин, который экспрессируется в скелетных, серецевому и гладких мышцах. У мышей с нокаутных геном десмина, мышцы сначала развиваются нормально, но во взрослом возрасте у них наблюдается много нарушений, в частности неправильное расположение мышечных волокон.

Нейрофиламенты

Нейрофиламенты — это тип промежуточных филаментов, которые создают каркас аксонов нервных клеток херебетних животных. В их состав входят три основных белки, которые называются (на основе молекулярной массы): NF-L (англ. Neurofilament light), NF-M (англ. Neurofilament medium) и NF-H (англ.

Neurofilament heavy), причем каждый филамент является гетерополимера с белка NF-L и одного из двух других. Белки NF-M и NF-H имеют длинные C-терминальные домены, которыми они присоединяются к соседним нейрофиламентов, таким образом между отдельными филаментами сохраняется одинаковое расстояние.

Когда аксон растет нейрофиламенты достраиваются на обоих концах.

Во время нейродегенеративного заболевания бокового амиотрофического склероза в телах и аксонах мотонейронов накапливаются нейрофиламенты неправильной структуры.

Это приводит к нарушению аксонального транспорта и, впоследствии к дегенерации мотонейронов, слабости и атрофии мышц, которая, как правило, является летальной.

Оверекспресия человеческих генов NF-L и NF-H в организме мышей приводит к возникновению у них заболевания похожего в бокового амиотрофического склероза.

Филаменты ядерной ламины

Ядерная пластинка или ламина находится на внутренней мембране ядерной оболочки и состоит из белков Ламин, организованных в двухмерную сетку.

Эта Стурктура образует комплексы с ядерными порами и трансмембранными белками, а также непосредственно взаимодействует с перефирийним хроматином. Основная функция ядерной ламины — поддержание формы ядра.

В состав ядерной пластинки входят три основных полипептиды ламины A, B и C (молекулряни массы 60-70 кДа).

Ядерная пластинка является динамической структурой, при митоза, когда оболочка ядра распадается, белки ламины фосфорилируются и это приводит к их деполимеризации. В ранней телофазе эти полипептиды дефосфорилюються и снова образуют длинные фибриллы, после чего принимают участие в организации новой ядерной оболочки.

Источник: https://info-farm.ru/alphabet_index/p/promezhutochnye-filamenty.html

Ядерная тонкая пластинка • ru.knowledgr.com

Ядерная пластинка
Ядерная тонкая пластинка – плотное (~30 к 100 нм толщиной) волокнистая сеть в ядре большинства клеток. Это составлено из промежуточных нитей, и мембрана связала белки. Помимо оказания механической поддержки, ядерная тонкая пластинка регулирует важные клеточные события, такие как повторение ДНК и клеточное деление.

Кроме того, это участвует в организации хроматина, и это закрепляет ядерные комплексы поры, включенные в ядерный конверт.

Заводы или единственная клетка Эукариотические организмы, такие как Saccharomyces cerevisiae испытывают недостаток в ламинах.

Ядерная тонкая пластинка отделена внутренней поверхностью двойного слоя ядерный конверт, тогда как внешняя поверхность остается непрерывной с endoplasmic сеточкой.

Структура и состав

Ядерная тонкая пластинка состоит из двух компонентов, ламинов и ядерных связанных с ламином мембранных белков.

Ламины – нити промежуточного звена типа V, которые могут быть категоризированы как любой A-тип (ламин A, C) или B-тип (ламин B, B) согласно соответствию в последовательности, биохимических свойствах и клеточной локализации во время клеточного цикла.

Нити промежуточного звена типа V отличаются от цитоплазматических промежуточных нитей в способе, которым у них есть расширенная область прута (42 аминокислоты дольше), что они все несут ядерный сигнал локализации (NLS) в своей C-конечной-остановке и что они показывают типичные третичные структуры.

Полипептиды ламина имеют почти полный α-helical структура с многократными α-helical областями, отделенными не \U 03B1\винтовые компоновщики, которые высоко сохранены в длине и последовательности аминокислот. И C-конечная-остановка и конечная остановка N-не α-helical с C-конечной-остановкой, показывающей шаровидную структуру. Их молекулярная масса колеблется от 60 до 80 kilodaltons (kDa).

В последовательности аминокислот ядерных ламинов есть также два phosphoacceptor существующие места, обрамляя центральную область прута. Событие фосфорилирования в начале mitosis приводит к конформационному изменению, которое вызывает разборку ядерной тонкой пластинки. (обсужденный позже в статье)

В позвоночном геноме ламины закодированы тремя генами.

Альтернативным соединением по крайней мере семь различных полипептидов (варианты соединения встык) получены, некоторые из которых определенные для зародышевых клеток и играют важную роль в реорганизации хроматина во время мейоза.

Не у всех организмов есть то же самое число генов кодирования ламина; у Дрозофилы melanogaster, например, есть только 2 гена, тогда как у Caenorhabditis elegans есть только один.

Присутствие полипептидов ламина – исключительная собственность организмов Многоклеточного.

Ядерные связанные с ламином мембранные белки – или составные или периферийные мембранные белки. Самым важным является связанный полипептид ламина 1 и 2 (КОЛЕНИ, LAP2), emerin, B-рецептор ламина (LBR), otefin и ЧЕЛОВЕК. Из-за их расположения в пределах или их связи с внутренней мембраной, они добиваются приложения ядерной тонкой пластинки к ядерному конверту.

Роль и аспекты взаимодействия

Ядерная тонкая пластинка собрана взаимодействиями двух полипептидов ламина, в которых α-helical области – рана друг вокруг друга, чтобы сформироваться, два переплели α-helical структуру намотанной катушки, сопровождаемую ассоциацией головы к хвосту многократных регуляторов освещенности.

Линейно удлиненный полимер расширен со стороны бок о бок ассоциация полимеров, приводящих к 2D структуре, лежащей в основе ядерного конверта.

Следующий за оказанием механической поддержки ядру, ядерная тонкая пластинка играет существенную роль в организации хроматина, регулировании клеточного цикла, повторении ДНК, клеточной дифференцировке и апоптозе.

Организация хроматина

Неслучайная организация генома убедительно предполагает, что ядерная тонкая пластинка играет роль в организации хроматина.

Было показано, что полипептиды ламина обнаруживают сходство для обязательного хроматина через их α-helical (прут как) области в определенных последовательностях ДНК, названных матричными областями приложения (MAR).

МАРТ имеет длину приблизительно 300-1000 BP и имеет высокое содержание A/T. Ламин A и B может также связать основные гистоны через элемент последовательности в их области хвоста.

Регулирование клеточного цикла

В начале mitosis, (профаза, прометафаза) клеточное оборудование занято разборкой различных клеточных компонентов включая структуры, такие как ядерный конверт, ядерная тонкая пластинка и ядерные комплексы поры. Это ядерное расстройство необходимо, чтобы позволить митотическому шпинделю взаимодействовать со (сжатыми) хромосомами и связывать их в их kinetochores.

Эти различные события разборки начаты комплексом киназы cyclin B/Cdk1 белка (MPF).

Как только этот комплекс активирован, клетка вызвана в mitosis последующей активацией и регулированием других киназ белка или прямым фосфорилированием структурных белков, вовлеченных в эту клеточную реорганизацию.

После фосфорилирования, периодически повторяя B/Cdk, ядерная тонкая пластинка depolymerises и ламины B-типа остаются связанными с фрагментами ядерного конверта, тогда как ламины A-типа остаются абсолютно разрешимыми всюду по остатку от митотической фазы.

Важность ядерного расстройства тонкой пластинки на данном этапе подчеркнута экспериментами, где запрещение события разборки приводит к полному аресту клеточного цикла.

В конце mitosis, (анафаза, telophase) есть ядерная повторная сборка, которая высоко отрегулирована вовремя, начинающийся с ассоциации 'скелетных' белков на поверхности все еще частично сжатых хромосом, сопровождаемых ядерным собранием конверта.

Новые ядерные комплексы поры сформированы, через который ядерные ламины активно импортированы при помощи их NLS.

Эта типичная иерархия поднимает вопрос, есть ли у ядерной тонкой пластинки на данном этапе стабилизирующаяся роль или некоторая регулирующая функция, поскольку это ясно, что это не играет основной роли в ядерном мембранном собрании вокруг хроматина.

Эмбриональное развитие и клеточная дифференцировка

Присутствие ламинов в эмбриональном развитии с готовностью наблюдается в различных образцовых организмах, таких как Xenopus laevis, птенец и млекопитающие.

В Xenopus laevis были определены пять различных типов, которые присутствуют в различном характере экспрессии во время различных стадий эмбрионального развития. Главные типы – ЛИТИЙ и LII, которые считают гомологами ламина B и B2.

LA считают соответственными к ламину A и LIII как ламин B-типа. Четвертый тип существует и является определенной зародышевой клеткой.

В ранних зачаточных состояниях птенца единственные ламины представляют, ламины B-типа. На дальнейших стадиях характере экспрессии ламина B уменьшения и есть постепенное увеличение выражения ламина A. Развитие млекопитающих, кажется, прогрессирует похожим способом.

В последнем случае также это – ламины B-типа, которые выражены на ранних стадиях. B1 ламина достигает самого высокого уровня экспрессии, тогда как выражение B2 относительно постоянное на ранних стадиях и запусках, чтобы увеличиться после клеточной дифференцировки.

С развитием различных видов ткани в относительно продвинутой стадии развития есть увеличение уровней ламина A и ламина C.

Эти результаты указали бы, что в его наиболее канонической форме, функциональная ядерная тонкая пластинка требует только ламинов B-типа.

Повторение ДНК

Различные эксперименты показывают, что ядерная тонкая пластинка играет роль в фазе удлинения повторения ДНК. Было предложено, чтобы ламины обеспечили леса, важные для собрания комплексов удлинения, или что это предоставляет пункт инициирования собранию этих ядерных лесов.

Не только ядерная тонкая пластинка связалась, ламины присутствуют во время повторения, но и у бесплатных полипептидов ламина присутствуют также и, кажется, есть некоторая регулирующая часть в процессе повторения.

Апоптоз

Апоптоз (клеточное самоубийство) имеет самое высокое значение в гомеостазе ткани и в защите организма против агрессивного входа вирусов или других болезнетворных микроорганизмов. Апоптоз – высоко отрегулированный процесс, в котором ядерная тонкая пластинка демонтирована на ранней стадии.

В отличие от вызванной фосфорилированием разборки во время mitosis, ядерная тонкая пластинка ухудшена протеолитическим расколом, и и ламины и ядерные связанные с ламином мембранные белки предназначены. Эта протеолитическая деятельность выполнена членами caspase-семейства-белков, которые раскалывают ламины после кислоты аспарагиновой кислоты (Гадюка) остатки.

Laminopathies

Дефекты в генетическом коде для ядерного ламина (такие как ламин A и ламин B) были вовлечены во множество болезней (laminopathies), таких как:

  • Мышечная дистрофия наждака-Dreifuss – изнуряющая болезнь мышц
  • Прогерия – Преждевременное старение
  • Строгий dermopathy – болезнь связалась с чрезвычайно трудной кожей и другими тяжелыми относящимися к новорожденному отклонениями
  • Ayelet Margalit, Сильвия Влсек, Yozef Gruenbaum, Роланд Фойснер (2005). Ломка и создание из ядерного конверта. Журнал клеточной биохимии 95, 454-465
  • Брюс Олбертс, и др. Молекулярная биология Клетки (4-й выпуск). Наука гирлянды 676-677
  • Джеффри М. Купер, Роберт Э. Хосмен. Клетка, Молекулярный Подход (4-й выпуск). Sinauer Associates 356-360
  • Гольдман и др. (2002). «Ядерные ламины: стандартные блоки ядерной архитектуры». Гены и развитие 16,533-547
  • Джоанна М. Бридджер, Николь Фэжер, Иэн Р. Килл, Харальд Херрманн (2007). Ядерная Тонкая пластинка: и структурная структура и платформа для организации генома. Журнал 274, 1354-1361 FEBS
  • Нико Стуурмен, Сюзанна Хейнс, Ули Эби (1998). Ядерные ламины: их структура, Ассамблея и взаимодействия. Журнал структурной биологии 122, 42-46
  • Tripathi K, Muralikrishna B и Parnaik (2009) Отличительная динамика и стабильность ламина область прута мутанты IJIB, 5 (1), 1-8
  • Yozef Gruenbaum, Кэтрин Л. Уилсон, Amnon Харел, Михал Голдберг, Мерэв Коэн (2000). Ядерные Ламины – Структурные Белки с фундаментальными функциями. Журнал Структурной Биологии 129, 313-323

Внешние ссылки

Источник: https://ru.knowledgr.com/00455657/LaminaNucleare

Все о медицине
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: