Mezilehlá vlákna: popis, struktura, funkce a funkce

Mezilehlá vlákna-charakteristická struktura eukaryotických buněk. Mají schopnost samoskládání a jsou chemicky odolné. Struktura a funkce mezilehlých vláken jsou určeny vlastnostmi vazeb v proteinových molekulách. Slouží nejen k vytvoření buněčného lešení, ale také k zajištění interakce organel.

Obecný popis

Vlákna jsou proteinové struktury vláknitého druhu, které se podílejí na konstrukci cytoskeletu. Podle průměru jsou rozděleny do 3 tříd. Mezilehlá vlákna (PF) mají průměrnou velikost v příčném řezu – 7-11 nm. Zaujímají mezilehlou polohu mezi mikrofilamenty Ø5-8 nm a mikrotubuly Ø25 nm, pro které dostávají své jméno.

Existují 2 typy těchto struktur:

• Laminátové. Jsou v jádru. Laminátová vlákna mají všechna zvířata.
• Cytoplazmatické. Nachází se v cytoplazmě. Má hlístice, měkkýše, obratlovce. U posledně jmenovaných může v některých druzích buněk chybět (například v gliových buňkách).

Místo pobytu

Mezilehlá vlákna jsou jedním z hlavních prvků cytoskeletu živých organismů, jejichž buňky obsahují jádra (eukaryoty). U prokaryot se také vyskytují analogy těchto fibrilárních struktur. V rostlinných buňkách nebyly nalezeny.

Většina vláken se nachází v perinukleární zóně a svazcích fibril, které jsou umístěny pod plazmatickou membránou a pohybují se od středu k okrajům buněk. Obzvláště mnoho z nich je v těch druzích, které jsou vystaveny mechanickému namáhání-ve svalových, epiteliálních a také v buňkách nervových vláken.

Druhy proteinů

Jak ukazují studie, proteiny, které tvoří meziproduktová vlákna, se rozlišují podle typu buněk a jejich diferenciačního stádia. Všichni jsou však příbuzní.

Proteiny mezilehlých vláken jsou rozděleny do 4 typů:

1. Keratin. Tvoří polymery ze dvou podtypů-kyselých a neutrálních. Molekulová hmotnost těchto sloučenin se pohybuje v rozmezí 40 000-70 000 a. e. m. V závislosti na tkáňovém zdroji může počet různých heterogenních forem keratinů dosáhnout několika desítek. Jsou rozděleny do 2 skupin podle izoformy-epiteliální (nejpočetnější) a nadržené, které tvoří vlasy, rohy, nehty a peří zvířat.
2. Ve druhém typu jsou kombinovány 3 druhy proteinů, které mají téměř stejnou molekulovou hmotnost (45 000-53 000 a. e. m.). Patří mezi ně: vimentin (pojivová tkáň, ploché buňky lemující povrch krevních a lymfatických cév; krevní buňky); desmin( svalová tkáň); periferní (periferní a centrální neurony); gliový fibrilární kyselý protein (vysoce specifický protein mozku).
3. Neurofilamentní proteiny nalezené v neuritech-válcové procesy, kterými procházejí impulsy mezi nervovými buňkami.
4. Nukleární laminové proteiny, které ukládají jadernou membránu. Jsou předchůdci všech ostatních PF.

Mezilehlá vlákna se mohou skládat z několika typů výše uvedených látek.

Vlastnosti

Charakteristiky PF jsou určeny jejich následujícími vlastnostmi:

• velký počet polypeptidových molekul v průřezu;
• silné hydrofobní interakce, které hrají důležitou roli při sestavování makromolekul podle typu zkrouceného superspirálu;
• tvorba tetramerů s vysokou elektrostatickou interakcí.

Výsledkem je, že mezilehlá vlákna získávají vlastnosti odolného zkrouceného lana – ohýbají se dobře, ale neroztrhají se. Při zpracování reaktanty a silnými elektrolyty tyto struktury přecházejí do roztoku, to znamená, že se vyznačují vysokou chemickou stabilitou. Takže po úplné denaturaci proteinových molekul v močovině mohou vlákna sebrat se sami. Proteiny přivedené zvenčí se rychle zabudují do již existující struktury dat sloučenin.

Struktura

Ve své struktuře jsou mezilehlá vlákna neroztavitelné polymery, které jsou schopné tvorby sloučeniny s vysokou molekulovou hmotností, tak k depolymeraci. Jejich strukturální nestabilita pomáhá buňkám měnit jejich tvar.

Ačkoli vlákna mají různorodé složení podle typu proteinů, mají stejný plán struktury. Ve středu molekul je alfa šroubovice, která má tvar pravotočivé Šroubové čáry. Je tvořen kontakty mezi hydrofobními strukturami. Ve své struktuře jsou 4 spirálové segmenty oddělené krátkými, ne spirálovými oblastmi.

Na koncích alfa helixu jsou domény s neurčitou strukturou. Hrají důležitou roli při sestavování vláken a interakci s buněčnými organely. Jejich velikost a proteinová sekvence se mezi různými druhy PF velmi liší.

Stavební protein

Hlavní stavební materiál pro PF jsou dimery-komplexní molekuly složené ze dvou jednoduchých. Obvykle zahrnují 2 různé proteiny spojené tyčinkovitými strukturami.

Cytoplazmatický typ vláken se skládá z dimerů, které tvoří vlákna o tloušťce 1 bloku. Protože jsou umístěny paralelně, ale v opačném směru, neexistuje polarita. Z těchto dimerních molekul se později mohou tvořit složitější molekuly.

Působnost

Hlavní funkce mezilehlých vláken jsou následující:

• zajištění mechanické pevnosti buněk a jejich procesů;
• přizpůsobení stresorům;
• účast na kontaktech zajišťujících silné spojení buněk (epiteliální a svalová tkáň);
• intracelulární distribuce proteinů a organel (lokalizace Golgiho aparátu, lysozomů, endosomů, jader);
• účast na transportu lipidů a signalizaci mezi buňkami.

PF mají také vliv na mitochondriální funkce. Jak ukazují laboratorní experimenty na myších, u jedinců, kteří postrádají desminový gen, je narušeno intracelulární uspořádání těchto organel a samotné buňky jsou naprogramovány na kratší životnost. V důsledku toho klesá spotřeba kyslíku tkáň.

Na druhé straně přítomnost mezilehlých vláken přispívá k poklesu motilita mitochondrií. Pokud je do buňky injikován uměle vimentin, můžete obnovit síť PF.

Význam v medicíně

Poruchy syntézy, akumulace a struktury PF vedou ke vzniku některých patologických stavů:

1. Tvorba kapiček hyalinu v cytoplazmě jaterních buněk. Jinak se jim říká Mallory Taurus. Tyto struktury jsou proteiny PF epiteliálního typu. Tvoří se s dlouhodobým účinkem alkoholu (akutní alkoholická hepatitida), stejně jako v důsledku narušení metabolických procesů v primárním hepatocelulárním karcinomu jater( u pacientů s virovou hepatitidou B a cirhózou), se stagnací žluči v játrech a žlučníku. Alkoholický hyalin má imunogenní vlastnosti, které předurčují vývoj systémové patologie.
2. U mutací genů odpovědných za produkci keratinů dochází k dědičnému kožnímu onemocnění-epidermolysis bullosa. V tomto případě dochází k narušení připojení vnější vrstvy kůže k bazální membráně, která ji odděluje od pojivové tkáně. Výsledkem jsou eroze a bubliny. Kůže je velmi citlivá na sebemenší mechanické poškození.
3. Tvorba senilních plaků a neurofibrilárních spleti v buňkách mozek u Alzheimerovy choroby.
4. Některé typy kardiomyopatie spojené s nadměrnou akumulací PF.

Doufejme, že náš článek odpověděl na všechny vaše otázky.