Промежуточные филаменты
1)
Отмечены центральный домен промежуточного
филамента (консервативен, характерен
для всех белков, образующих промежуточные
филаменты) и хвосты (вариабельны: в
каждой ткани свои).
2) *изображена вся молекула* - 4 закрученных участка альфа-спирали, между ними незакрученные участки
3) *рисунок димера* - Подходит вторая молекула, и они образуют суперспираль.
4) Два димера скручиваются N- и С-концами с образованием тетрамера, или протофиламента
Образование S-S связей ->
5) *рисунок протофибриллы*
6) *рисунок волокна* - За счёт действия ферментов протофибриллы сшиваются в волокно.
Белки-промежуточные филаменты:
- кератины (в эпителиях);
- виментин (в соединительной ткани и иногда в ГМК);
- десмин (в мышечной ткани);
- главный фибриллярный кислый белок (в глиальных клетках);
- периферин (образует филаменты в клетках периферической нервной системы);
- ламины (образуют цитоскелет под ядерной оболочкой).
Таким образом собранные волокна формируют некую сеть, каркас клетки, одним концом могут связываться с белками мембраны, проходить через всю цитоплазму и через ядерные поры связываться с белками ядерной ламины (внутренней части ядерной оболочки).
Микрофиламенты
Есть структурные и моторные белки: обеспечивают подвижность клетки (образование выростов), мышечное сокращение, участвуют в перемещении органоидов по клетке, в образовании межклеточных контактов, формируют стабильные структуры – микротрубочки.
Структурный белок актин
В клетке G-актин (глобулярный) и F-актин (фибриллярный)
С
вязан
с белком тимозином , который препятствует
сборке из G-актина F-актина;
есть также молекула АДФ .
*
рисунок:
на глобулу актина, связанную с АДФ и
тимозином, действует белок профирин
*
Т
имозин
«отваливается», начинается процесс
сборки
*
рисунок:
тимозин ушёл с глобулы, АДФ фосфорилируется
и превращается в АТФ *
*рисунок фибриллы из глобул актина, связанных между собой и с АТФ*
П
ри
воздействии других ферментов происходит
гидролиз АТФ, она переходит в АДФ, и
фибрилла разваливается обратно
* рисунок разобщённых глобул актина с АДФ*
*рисунок посадки тимозина на G-актин* -> круг замыкается
=> динамичная структура: всё время собирается и разбирается
Чтобы стабилизировать эту структуру, нужны специальные белки. Например, тропомиозин. Он садится на боковую часть (фибрилла – не просто последовательность глобул: она похожа на две ниточки бус, которые перекрутились друг относительно друга)
*рисунок: фиолетовым изображён тропомиозин*
Тропомиозин тоже закручивается вместе с ними: вспомогательный белок, который стабилизирует всю эту систему. В мышечном волокне (саркомерах) актиновые фибриллы стабилизированы тропомиозином (хотя время от времени обновляются).
Белки, которые позволяют фибриллам образовывать пучки + стабилизируют
Плотные пучки образуются за счёт белков, которые имеют центры связывания с Са2+
*рисунок: синим актин, оранжевым виллин/фимбрин/etc*
Эти белки состоят из 2-х субъединиц и имеют расположенные рядом центры связывания с актином, работающие только в присутствии Са2+
В микроворсинке актин формирует плотные пучки, связанные виллином и фимбрином.
Рыхлые пучки также образуются за счёт белков, которые имеют центры связывания с Са2+, но между центрами связывания с актином (работают в присутствии Са2+) есть линкерные участки
*рисунок: синим актин, оранжевым – белки, центры связывания с актином которых разнесены в противоположные стороны друг от друга*
Фибриллы лежат довольно далеко друг от друга. Такое есть в Z-дисках саркомеров, и это белок альфа-актинин, например. Возможно образование сетей, когда белки, связывающие актин, расположены так:
*рисунок: линкерный участок филамина изгибается*
Тогда актиновые филаменты могут располагаться в разных направлениях.
Это, например, филамины.
Иммуноцитохимия: срез обрабатывается антителами (кератиновый каркас при применении этого метода становится заметен) к кератину. На противоположный конец помещают флуоресцентный краситель, но процесс конъюгации антитела с красителем очень сложный (хотя выработать само АТ к белку легко: взять кролика, ввести белок в кровь; идёт гуморальный ответ – в кровь выделяются АТ к этому белку, которые можно выделить), поэтому продаются стандартные наборы АТ с красителями на конце, поэтому используют «бутерброды» .
Оранжевым кератин
Зелёным АТ мыши к кератину
Розовым АТ овцы к мышиным АТ
Жёлтым краситель
Последние два пункта – консервативная часть, купленная у фирмы/лаборатории.
В итоге подсвечивается кератиновая часть цитоскелета
Моторные белки
(миозины)
Двухголовый мышечный миозин (поперечнополосатые мышцы позвоночных)
Две глобулярные головки, два фибриллярных хвоста миозина. В области шейки крепятся дополнительные легкие цепи. На каждой головке центр связывания с актином и центр связывания с АТФ.
Способен образовывать фибриллу за счёт хвостов:
*рисунок сакромера в поперечно-полосатом мышечном волокне*
Несколько миозиновых фибрилл связаны друг с другом хвостами при помощи вспомогательных белков. К их головкам крепятся актин (розовым) и альфа-актинин (фиолетовым, он связывает актиновые фибриллы в рыхлые пучки).
Немышечный миозин
Одноголовый
Имеет короткий хвост, не способен связываться в фибриллы, транспортирует актиновые филаменты друг относительно друга или мембраны, всегда одиночные молекулы (однако далее говорится про вариант связи хвостами).
*рисунок: сверху изогнут хвостик одной молекулы, снизу две молекулы соединились хвостиками*
За счёт АТФ филаменты передвигаются друг относительно друга. Может транспортировать везикулы по актиновым филаментам, как по рельсам.
2. Двухголовый
Не способен собираться в фибриллы, транспортирует пигментные гранулы в пигментном эпителии сетчатки.
Мышечное сокращение: актиновые фибриллы связываются с миозиновой, за счёт энергии АТФ головка сгибается, и они «вдвигают», тянут на себя актиновые фибриллы – происходит сокращение мышечного волокна (меняется конформация головки: сгибается -> отсоединяется -> выпрямляется -> снова присоединяется и втягивает в себя актин – ползёт по актиновой фибрилле).
Микрофиламенты участвуют в образовании стабильных структур – микроворсинок.
Апикальная поверхность всасывающей клетки кишечного эпителия: микроворсинки увеличивают поверхность всасывания, в каждой пучок актиновых филаментов (плотные пучки).
Оранжевым фимбрин
Розовым виллин
Фиолетовым (дуга снизу) тропомиозин
Синие головы с хвостами – одноголовый миозин связывает актиновые пучки с мембраной
Синие тяжи – пучки актина
В цитоплазме пучки актина более рыхлые, стабилизированы тропомиозином. Миозиновые фибриллы двигают их друг относительно друга.
Белок фадрин – белок спектринового семейства, образует сеть под мембраной.