Cytoskeleton

Cytoskeleton sestává z dynamicky proměnné sítě tří různých proteinových filamentů v cytoplazmě buněk.

Dávají buněčné a organizační intracelulární struktury, jako jsou organely a vezikuly, stabilitu a vnitřní mobilitu (pohyblivost). Některá vlákna vyčnívají z buňky, aby podpořily pohyblivost buňky nebo řízený transport cizích těles ve formě řasinek nebo bičíků.

Co je to cytoskelet?

Cytoskelet lidských buněk sestává ze tří různých tříd proteinových filamentů. Mikrofilamenty (aktinová vlákna) o průměru 7 až 8 nanometrů, které se skládají hlavně z aktinových proteinů, slouží ke stabilizaci tvaru vnější buňky a pohyblivosti buňky jako celku, jakož i intracelulárních struktur.

Ve svalových buňkách umožňují aktinová vlákna svaly koordinovaně stahovat. Mezilehlá vlákna, která jsou tlustá kolem 10 nanometrů, také poskytují buňce mechanickou pevnost a strukturu. Nejsou zapojeny do pohyblivosti buněk. Mezilehlá vlákna se skládají z různých proteinů a dimerů proteinů, které se kombinují a vytvářejí svazky vinuté jako lana (tonofibrily) a jsou extrémně odolné vůči roztržení. Mezilehlá vlákna mohou být rozdělena do nejméně 6 různých typů s různými úkoly.

Třetí třídu vláken tvoří drobné trubičky, mikrotubuly, s vnějším průměrem 25 nanometrů. Jsou vyrobeny z polymerů tubulinových dimerů a jsou primárně odpovědné za všechny typy intracelulární motility a za pohyblivost samotných buněk.Na podporu vlastní mobility buněk mohou mikrotubuly ve formě řasinek nebo bičíků vytvářet buněčné procesy, které z buňky vyčnívají. Síť mikrotubulů je většinou organizována od centromery a podléhá extrémně dynamickým změnám.

Anatomie a struktura

Skupiny látek mikrofilamenty, mezivlákna (IF) a mikrotubuly (MT), z nichž všechny tři jsou přiřazeny cytoskeletu, jsou téměř všudypřítomné v cytoplazmě a také uvnitř buněčného jádra.

Základní stavební kameny mikro- nebo aktinových filamentů u lidí sestávají ze 6 izoformových aktinových proteinů, z nichž každý se liší pouze několika aminokyselinami. Monomerický aktinový protein (G-aktin) váže nukleotidový ATP a tvoří dlouhé molekulární řetězce aktinových monomerů rozštěpením fosfátové skupiny, z nichž dva se spojují za vzniku spirálovitých aktinových filamentů. Aktinová vlákna v hladkých a pruhovaných svalech, v srdečních svalech a ve svalových aktinových vláknech se navzájem mírně liší. Vytváření a rozklad aktinových vláken podléhá velmi dynamickým procesům a přizpůsobuje se požadavkům.

Mezilehlá vlákna jsou tvořena různými strukturálními proteiny a mají vysokou pevnost v tahu s průřezem přibližně 8 až 11 nanometrů. Mezivlákna jsou rozdělena do pěti tříd: kyselé keratiny, bazické keratiny, desminového typu, neurofilamenty a laminového typu. Zatímco keratiny se vyskytují v epiteliálních buňkách, vlákna nekonečného typu se nacházejí ve svalových buňkách hladkých a pruhovaných svalů, jakož i v buňkách srdečního svalu. Neurofilamenty, které jsou přítomny prakticky ve všech nervových buňkách, jsou složeny z proteinů, jako je Internexin, Nestin, NF-L, NF-M a další. Mezivlákna laminového typu se nacházejí ve všech buněčných jádrech v jaderné membráně v karyoplazmě.

Funkce a úkoly

Funkce a úkoly cytoskeletu nejsou v žádném případě omezeny na strukturální tvar a stabilitu buněk. Mikrovlákna, která se nacházejí převážně v síťovitých strukturách přímo na plazmatické membráně, stabilizují vnější tvar buněk. Ale také vytvářejí membránové výčnělky, jako je pseudopodie. Motorické proteiny, ze kterých jsou vytvářeny mikrofilamenty ve svalových buňkách, zajišťují potřebné kontrakce svalů.

Mezivlákna s velmi vysokou pevností v tahu mají největší význam pro mechanickou pevnost článků. Mají také řadu dalších funkcí. Keratinová vlákna epitelových buněk jsou nepřímo mechanicky spojena navzájem prostřednictvím desmozomů, takže kožní tkáň dostává dvojrozměrnou sílu podobnou matrici. IF jsou spojeny s ostatními skupinami látek v cytoskeletu prostřednictvím proteinů asociovaných se středními vlákny (IFAP), zajišťují určitou výměnu informací a mechanickou sílu odpovídající tkáně. To vytváří uspořádané struktury v cytoskeletu. Enzymy, jako jsou kinázy a fosfatázy, zajišťují, že sítě se budují, restrukturalizují a rychle rozpadají.

Různé typy neurofilamentů stabilizují nervovou tkáň. Laminy řídí rozklad buněčné membrány během dělení buněk a jeho následnou rekonstrukci. Mikrotubuly jsou zodpovědné za úkoly, jako je řízení transportu organel a vesikul v buňce a organizování chromozomů během mitózy. V buňkách, ve kterých mikrotubuly vytvářejí mikrovilli, řasinky, bičíky nebo bičíky, MT také zajišťují motilitu celé buňky nebo přebírají odstraňování hlenu nebo cizích těles, jako jsou. B. v průdušnici a vnějším ušním kanálu.

Zde najdete své léky

Nemoci

Poruchy metabolismu cytoskeletu mohou být způsobeny genetickými defekty nebo externě dodávanými toxiny. Jedním z nejčastějších dědičných onemocnění spojených s narušením syntézy membránového proteinu pro svaly je Duchenneova svalová dystrofie.

Genetická vada brání tvorbě dystrofinu, strukturního proteinu, který je vyžadován ve svalových vláknech pruhovaných kosterních svalů. Nemoc se objevuje v raném dětství s progresivním průběhem. Mutované keratiny mohou mít také závažné účinky. Ichtyóza, tzv. Choroba rybího rybáka, vede k hyperkeratóze, nerovnováze mezi produkcí a exfoliaci kožních vloček v důsledku jednoho nebo více genetických defektů na chromozomu 12. Ichtyóza je nejčastější dědičné onemocnění kůže a vyžaduje intenzivní terapii, která však může zmírnit pouze symptomy.

Jiné genetické defekty, které vedou k narušení metabolismu neurofilamentů, způsobují z. B. amyotropní laterální skleróza (ALS). Některé známé mykotoxiny (toxiny plísní), jako jsou toxiny plísní a mušek, narušují metabolismus aktinových vláken. Kolchicin, toxin podzimní krokusy a taxol, který se získává z tisů, se používají speciálně pro terapii nádorů. Zasahují do metabolismu mikrotubulů.