cytoskelet

cytoskelet pozostáva z dynamicky meniteľnej siete troch rôznych proteínových vlákien v cytoplazme buniek.

Dávajú bunkovým a organizačným intracelulárnym štruktúram, ako sú organely a vezikuly, stabilitu a vnútornú mobilitu (pohyblivosť). Niektoré vlákna vyčnievajú z bunky, aby podporili pohyblivosť bunky alebo riadený transport cudzích telies vo forme riasenky alebo bičíka.

Čo je to cytoskelet?

Cytoskelet ľudských buniek pozostáva z troch rôznych tried proteínových vlákien. Mikrovlákna (aktínové vlákna) s priemerom 7 až 8 nanometrov, ktoré pozostávajú hlavne z aktínových proteínov, slúžia na stabilizáciu tvaru vonkajšej bunky a motility bunky ako celku, ako aj intracelulárnych štruktúr.

Vo svalových bunkách aktínové vlákna umožňujú svalom sťahovať sa koordinovaným spôsobom. Medziprodukty, ktoré majú hrúbku okolo 10 nanometrov, tiež poskytujú bunke mechanickú pevnosť a štruktúru. Nie sú zapojené do pohyblivosti buniek. Medziproduktové vlákna pozostávajú z rôznych proteínov a dimérov proteínov, ktoré sa kombinujú a vytvárajú zväzky navinuté ako laná (tonofibrily) a sú mimoriadne odolné voči roztrhnutiu. Medziproduktové vlákna môžu byť rozdelené do najmenej 6 rôznych typov s rôznymi úlohami.

Tretiu triedu vlákien tvoria drobné trubičky, mikrotubuly, s vonkajším priemerom 25 nanometrov. Vyrábajú sa z polymérov tubulínových dimérov a sú primárne zodpovedné za všetky typy intracelulárnej motility a za pohyblivosť samotných buniek.Na podporu vlastnej mobility buniek môžu mikrotubuly vo forme biliardu alebo bičíka tvoriť bunkové procesy, ktoré z bunky vyčnievajú. Sieť mikrotubulov je väčšinou organizovaná od centroméry a podlieha extrémne dynamickým zmenám.

Anatómia a štruktúra

Skupiny látok mikrovlákna, medziprodukty (IF) a mikrotubuly (MT), z ktorých všetky tri sú priradené cytoskeletu, sú takmer všadeprítomné v cytoplazme a tiež v jadre bunky.

Základné stavebné kamene mikro- alebo aktínových vlákien u ľudí pozostávajú zo 6 izoformových aktínových proteínov, z ktorých každý sa líši iba niekoľkými aminokyselinami. Monomérny aktínový proteín (G-aktín) viaže nukleotidový ATP a vytvára dlhé molekulárne reťazce aktínových monomérov rozdelením fosfátovej skupiny, z ktorých dva sa spájajú za vzniku špirálovitých aktínových vlákien. Aktínové vlákna v hladkých a priečne pruhovaných svaloch, v srdcových svaloch a vo svalových aktínových vláknach sa navzájom mierne líšia. Tvorba a rozpad aktínových vlákien podlieha veľmi dynamickým procesom a prispôsobuje sa požiadavkám.

Medziproduktové vlákna sú vyrobené z rôznych štruktúrnych proteínov a majú vysokú pevnosť v ťahu s prierezom asi 8 až 11 nanometrov. Medziproduktové vlákna sú rozdelené do piatich tried: kyslé keratíny, zásadité keratíny, desminového typu, neurofilamenty a laminového typu. Zatiaľ čo keratíny sa vyskytujú v epitelových bunkách, vlákna typu desmin sa nachádzajú vo svalových bunkách hladkých a priečne pruhovaných svalov, ako aj v bunkách srdcového svalu. Neurofily, ktoré sú prítomné prakticky vo všetkých nervových bunkách, sú zložené z proteínov, ako sú Internexin, Nestin, NF-L, NF-M a ďalšie. Medziľahlé vlákna typu lamin sa nachádzajú vo všetkých jadrách buniek v jadrovej membráne v karyoplazme.

Funkcia a úlohy

Funkcia a úlohy cytoskeletu nie sú nijako obmedzené na štruktúrny tvar a stabilitu buniek. Mikrovlákna, ktoré sa nachádzajú hlavne v sieťovitých štruktúrach priamo na plazmovej membráne, stabilizujú vonkajší tvar buniek. Ale tiež tvoria membránové výčnelky, ako je pseudopódia. Motorické proteíny, z ktorých sa vytvárajú mikrofilamenty vo svalových bunkách, zaisťujú potrebné kontrakcie svalov.

Medziľahlé filamenty s veľmi vysokou pevnosťou v ťahu majú najväčší význam pre mechanickú pevnosť buniek. Majú tiež množstvo ďalších funkcií. Keratínové vlákna epitelových buniek sú nepriamo navzájom mechanicky spojené prostredníctvom desmozómov, takže kožné tkanivo dostáva dvojrozmernú matricovú silu. IF sú prepojené s ostatnými skupinami látok v cytoskelete prostredníctvom proteínov asociovaných so strednými vláknami (IFAP), zabezpečujú určitú výmenu informácií a mechanickú silu zodpovedajúceho tkaniva. Toto vytvára usporiadané štruktúry v cytoskelete. Enzýmy, ako sú kinázy a fosfatázy, zabezpečujú, že siete sa rýchlo budujú, reštrukturalizujú a rozpadajú.

Rôzne typy neurofilamentov stabilizujú nervové tkanivo. Lamíny riadia rozklad bunkovej membrány počas delenia buniek a jeho následnú rekonštrukciu. Mikrotubuly sú zodpovedné za také úlohy, ako je kontrola transportu organel a vezikúl v bunke a organizácia chromozómov počas mitózy. V bunkách, v ktorých sa v mikrotubuloch vyvíjajú mikrovily, cília, bičíky alebo bičíky, MT tiež zaisťujú motilitu celej bunky alebo preberajú odstránenie hlienu alebo cudzích telies. B. v priedušnici a vonkajšom ušnom kanáliku.

Svoje lieky nájdete tu

choroby

Poruchy metabolizmu cytoskeletu môžu byť dôsledkom genetických defektov alebo externe dodávaných toxínov. Jedným z najbežnejších dedičných ochorení spojených s prerušením syntézy membránového proteínu pre svaly je Duchenneova svalová dystrofia.

Genetická porucha bráni tvorbe dystrofínu, štrukturálneho proteínu, ktorý je potrebný vo svalových vláknach pruhovaných kostrových svalov. Ochorenie sa vyskytuje v ranom detstve s progresívnym priebehom. Mutované keratíny môžu mať tiež vážne účinky. Ichtyóza, tzv. Choroba z rybieho šupiny, vedie k hyperkeratóze, nerovnováhe medzi výrobou a exfoliáciou kožných vločiek v dôsledku jedného alebo viacerých genetických defektov na chromozóme 12. Ichtyóza je najbežnejšie dedičné ochorenie kože a vyžaduje intenzívnu terapiu, ktorá však môže zmierniť príznaky.

Iné genetické defekty, ktoré vedú k narušeniu metabolizmu neurofilamentov, spôsobujú z. B. amyotropná laterálna skleróza (ALS). Niektoré známe mykotoxíny (toxíny plesní), ako napríklad toxíny z plesní a mušiek, narušujú metabolizmus aktínových vlákien. Kolchicín, toxín jesenného šafranu a taxol, ktorý sa získava z tisu, sa používajú špecificky na terapiu nádorov. Zasahujú do metabolizmu mikrotubulov.