Проміжні філаменти

Проміжні філаменти представляють собою міцні та довготривалі білкові фібрили. Один раз утворившись вони існують протягом всього життєвого циклу клітини. Останньою ознакою вони відрізняються від цитоплазматичних мікротрубочок та актинових філаментів, які динамічні у відношенні полімеризації та розборки. Проміжні філаменти на електронограмах виглядають як прямі, або злегка вигнуті волокна, товщиною 8-10 нм, тобто за діаметром вони займають проміжне положення між мікротрубочками (25 нм) та актиновими філаментами (8 нм). Найбільш багаті на проміжні філаменти клітини або частини клітин, які підлягають механічним навантаженням: ділянки дисковидних десмосом, клітини гладкої мускулатури, клітини епітелію шкіри: білок десмін поєднує в Z-дисках актинові нитки сусідніх саркомерів. Фактично термін «цитоскелет» був спочатку введений для визначення саме таких дуже стійких волокон.

Проміжні філаменти утворені фібрилярними, ниткоподібними пептидами, часто поєднаними по 3 молекули в структуру по типу витого канату, яка подібна молекулі колагену — бік в бік, своїми фібрилярними частками. Інші не фібрилярні ділянки білкових субодиниць, не приймають участь безпосередньо у формуванні філаменту і, вірогідно, виконують інші функції. Така будова пояснює їх високу міцність до властивостей розтягуватися. Набір білкових субодиниць за хімічним складом та молекулярною вагою в проміжних філаментах дуже різноманітний. Однак всі ці мономери мають схожу центральну фібрилярну ділянку — структурну основу при зборці полімеру. Вважають, що фібрилярні поліпептиди групуються центральними фібрилярними ділянками по три зі зсувом по довжині. Глобулярні кінці не приймають участь в асоціаціях.

Приклади проміжних філаментів

В нейронах є (1тип) нейрофіламенти, які складаються з триплетів фібрилярних білків. Вони надають міцності відросткам клітини. В епітеліальних клітинах розташовуються (2 тип) кератинові філаменти, так звані тонофіламенти, хімічний склад білків кератинів варіює, але має подібні риси.

Тонофіламенти входять до складу дисків демосом з боку цитоплазми і утворюють нерегулярну сітку в цитоплазмі епітеліальної клітини. Інші тонофіламенти тягнуться через міжклітинний простір від клітини до клітини, що поєднує половину десмосоми двох клітин. В результаті утворюється непереривна розгалужена сітка тонофіламентів.

Таке розташування тонофіламентів придає всьому епітеліальному шару міцність. В клітинах епітелію шкіри в процесі їх диференціювання тонофіламенти додатково зшиваються дисульфідними зв’язками між собою. Епітеліальні клітини наприкінці відмирають, а їх кератинові скелети у вигляді рогових лусок залишаються, виконуючи захисну функцію. Шляхом відмирання клітин та ущільнення кератинових скелетів відбувається формування волосся, нігтів, рогів, копит.

Більшість не епітеліальних клітин має розповсюджені (3 вид) філаменти, що мають віментин. Основний білок віментин поєднується з іншими специфічними для даного типу клітин тканин, утворюючі різноманіття проміжних фібрил. В м’язових клітинах віментин поєднується з десміном, утворюючі філаменти, які утримують в правильному положенні міофібрили, зв’язуючи Z-диски один з одним. В гліальних клітинах віментин з’єднується з гліальним кислим білком. Проміжні філаменти фібробластів, як і у більшості клітин складаються з одного віментину.

Основні цитоскелетні структури клітини: мікротрубочки, актинові філаменти, проміжні філаменти структурно та функціонально взаємозв’язані. Їх функціональні зміни чітко скоординовані в клітині по часу та простору, що забезпечує необхідні зміни форми клітини та визначені види рухів. Наприклад, коли фібробласт в культурі округляється та готується до поділу, в ньому відбувається реорганізація всього скелету: напружені нитки та цитоплазматичні мікротрубочки розпадаються, починає формуватися мітотичне веретено, а потім і скорочувальне кільце. Це строго контрольований послідовний ланцюг подій. Однак про молекулярні механізми цієї координації нам поки що нічого не відомо.

Контрольні питання:

1. Які структури цитоскелету більш стабільні в онтогенезі клітин?

2. Механізм дії колхіцину на полімеризацію мікротрубочок.

3. Який хімічний склад ЦОМТ?

4. Яка зі структур цитоскелету є ендосимбіонтом?

5. Чим обумовлена поперечносмугаста мікроструктура м’язів?

6. Назвіть актинові філаменти не м’язових клітин.

7. Які філаменти обумовлюють зв’язок клітин, форму нервових клітин?

Література: основна — 1-5; додаткова — 1-9, 11.