Közbenső szál - Intermediate filament
| Közbenső filamentum farok tartomány | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 A laminált klíma gömb domén szerkezete
| |||||||||
| Azonosítók | |||||||||
| Szimbólum | IF_tail | ||||||||
| Pfam | PF00932 | ||||||||
| InterPro | IPR001322 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00198 | ||||||||
| SCOP2 | 1ivt / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| Közbenső szál rúdtartomány | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Emberi vimentin tekercs 2b töredéke (cys2)
| |||||||||
| Azonosítók | |||||||||
| Szimbólum | Szál | ||||||||
| Pfam | PF00038 | ||||||||
| InterPro | IPR016044 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00198 | ||||||||
| SCOP2 | 1gk7 / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| Közbenső szálfej (DNS -kötő) régió | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Azonosítók | |||||||||
| Szimbólum | Filament_fej | ||||||||
| Pfam | PF04732 | ||||||||
| InterPro | IPR006821 | ||||||||
| SCOP2 | 1gk7 / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| Periferin neuronális köztes filamentum fehérje | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Azonosítók | |||||||
| Szimbólum | PRPH | ||||||
| Alt. szimbólumok | NEF4 | ||||||
| NCBI gén | 5630 | ||||||
| HGNC | 9461 | ||||||
| OMIM | 170710 | ||||||
| RefSeq | NM_006262.3 | ||||||
| UniProt | P41219 | ||||||
| Egyéb adatok | |||||||
| Lokusz | Chr. 12 q13.12 | ||||||
| |||||||
| Nestin neuronális őssejt közbenső szálfehérje | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Azonosítók | |||||||
| Szimbólum | NES | ||||||
| NCBI gén | 10763 | ||||||
| HGNC | 7756 | ||||||
| OMIM | 600915 | ||||||
| RefSeq | NP_006608 | ||||||
| UniProt | P48681 | ||||||
| Egyéb adatok | |||||||
| Lokusz | Chr. 1 q23.1 | ||||||
| |||||||
A köztes szálak ( IF -k ) citoszkeletális szerkezeti elemek, amelyek gerincesek és sok gerinctelen sejtjében találhatók . Az IF fehérje homológjait gerincteleneknél , a cefalokordát Branchiostoma esetében észlelték .
A köztes szálak rokon fehérjék családjából állnak, amelyek közös szerkezeti és szekvencia jellemzőkkel rendelkeznek. Kezdetben „köztes” -nek nevezték, mivel átlagos átmérőjük (10 nm ) a keskenyebb mikrofilamentumok (aktin) és az izomsejtekben található szélesebb miozinszálak átmérője között van, a köztes szálak átmérőjét mostanában általában összehasonlítják az aktin -mikroszálakkal (7 nm) és a mikrotubulusokkal ( 25 nm). Az állati köztes szálakat hat típusba sorolják az aminosav -szekvencia és a fehérje szerkezetének hasonlóságai alapján . A legtöbb típus citoplazmatikus , de az egyik típus, az V. típus egy nukleáris lamin . A mikrotubulusokkal ellentétben az IF eloszlás a sejtekben nem mutat jó korrelációt sem a mitokondriumok, sem az endoplazmatikus retikulum eloszlásával .
Szerkezet
A köztes szálakat (IF) alkotó fehérjék szerkezetét először a klónozott cDNS -ekből származó humán epidermális keratin aminosavszekvenciájának számítógépes elemzésével jósolták meg . Egy második keratinszekvencia elemzése azt mutatta, hogy a két típusú keratin csak körülbelül 30% -os aminosav -szekvencia -homológiával rendelkezik, de hasonló mintázatú másodlagos szerkezetű doménekkel rendelkezik. Amint azt az első modell javasolta, úgy tűnik, hogy minden IF fehérje központi alfa-spirális rúd doménnel rendelkezik, amely négy alfa-spirális szegmensből áll (1A, 1B, 2A és 2B néven), amelyeket három linkerrégió választ el.
A köztes izzószál központi építőeleme két egymásba fonódó fehérjepár, amelyet tekercselt tekercs szerkezetnek neveznek . Ez a név azt a tényt tükrözi, hogy az egyes fehérjék szerkezete spirális, és az összefonódó pár is spirális szerkezet. Egy pár keratin szerkezeti elemzése azt mutatja, hogy a tekercset alkotó két fehérje hidrofób módon kötődik . A központi doménben lévő töltött csoportoknak nincs nagy szerepük a pár kötésében a központi doménben.
A citoplazmatikus IF-k nem poláris egységhosszú szálakká (ULF) állnak össze. Azonos ULF-ek oldalirányban lépcsőzetes, párhuzamos , oldható tetramerekhez kapcsolódnak, amelyek fejtől a farokig protofilamentumokká kapcsolódnak, amelyek oldalirányban protofibrillumokká párosulnak, és közülük négy egy közbenső szál. Az összeszerelési folyamat része egy tömörítési lépés, amelyben az ULF meghúzódik és kisebb átmérőt vesz fel. Ennek a tömörítésnek az okai nem tisztázottak, és rutinszerűen megfigyelhető, hogy az IF átmérője 6 és 12 nm között van.
Az IF fehérjék N- és C-terminálisai nem alfa-spirális régiók, és hosszúságukban és szekvenciáikban nagy eltéréseket mutatnak az IF családok között. Az N-terminális "fejtartomány" megköti a DNS-t . A Vimentin fejek képesek megváltoztatni a nukleáris architektúrát és a kromatin- eloszlást, és a fejek HIV-1 proteáz általi felszabadulása fontos szerepet játszhat a HIV-1-hez kapcsolódó citopatogenezisben és karcinogenezisben . A fejrész foszforilációja befolyásolhatja az izzószál stabilitását. A fejről kimutatták, hogy kölcsönhatásba lép ugyanazon fehérje rúd doménjével .
A C-terminális "farok-domén" szélsőséges eltéréseket mutat a különböző IF- fehérjék között .
A tetramerek anti-párhuzamos orientációja azt jelenti, hogy ellentétben a mikrotubulusokkal és a mikroszálakkal, amelyeknek plusz és mínusz végük van, az IF-k nem rendelkeznek polaritással, és nem szolgálhatnak a sejtmotilitás és az intracelluláris transzport alapjául.
Továbbá, ellentétben az aktin vagy tubulin , intermedier filamentumok nem tartalmaznak kötőhely egy nukleozid-trifoszfát .
A citoplazmatikus IF -k nem futópadozáson mennek keresztül, mint a mikrotubulusok és az aktinszálak, hanem dinamikusak.
Biomechanikai tulajdonságok
Az IF -k meglehetősen deformálódó fehérjék, amelyek kezdeti hosszuk többszörösét nyújthatják. Ennek a nagy alakváltozásnak a kulcsa a hierarchikus szerkezetüknek köszönhető, amely megkönnyíti a deformációs mechanizmusok lépcsőzetes aktiválását a különböző feszültségi szinteken. Kezdetben az egységnyi hosszúságú szálak összekapcsolt alfa-hélixei feltekerednek, amikor megfeszülnek, majd a feszültség növekedésével béta-lemezekké alakulnak át , végül fokozott igénybevétel esetén a béta-lemezek közötti hidrogénkötések megcsúsznak, és az ULF-monomerek mindegyiken elcsúsznak. Egyéb.
Típusok
Körülbelül 70 különböző emberi gén kódol különböző köztes filamentumfehérjéket. A különböző típusú IF-k azonban rendelkeznek alapvető jellemzőkkel: Általában mindegyik polimer, amelynek összeszerelése 9-11 nm átmérőjű.
Az állati IF -ket hat típusba sorolják az aminosav -szekvencia és a fehérje szerkezetének hasonlósága alapján :
I. és II. Típus - savas és bázikus keratinok
Ezek a fehérjék a legkülönfélébbek az IF -k között, és I. típusú (savas) és II. Típusú (bázikus) IF -fehérjéket alkotnak . A sok izoformát két csoportra osztják:
- hám keratinok (kb. 20) a hámsejtekben (kép jobbra)
- trichocytic keratint (körülbelül 13) ( haj keratin ) tesznek ki, mely a haj , a köröm , szarv és hüllő mérleg .
A csoporttól függetlenül a keratinok savasak vagy bázikusak. A savas és bázikus keratinok savas-bázisos heterodimereket képezve kötődnek egymáshoz, és ezek a heterodimerek ezután asszociálódva keratinszálat hoznak létre.
A citokeratin szálak oldalirányban társulnak egymáshoz, hogy vastag, ~ 50 nm sugarú köteget hozzanak létre. Az ilyen kötegek optimális sugarát a nagy hatótávolságú elektrosztatikus taszítás és a rövid hatótávolságú hidrofób vonzás kölcsönhatása határozza meg. Ezt követően ezek a kötegek kereszteződnének a csomópontokon, hogy dinamikus hálózatot hozzanak létre, amely átfogja a hámsejtek citoplazmáját.
Típus III
Négy olyan fehérje van, amelyet III. Típusú IF fehérjék közé sorolnak, és amelyek homo- vagy heteropolimer fehérjéket képezhetnek .
- A dezmin IF -k az izomsejtekben található szarkomerek szerkezeti alkotóelemei,és különböző sejtszerveket, például a deszmoszómákat kötnek össze a citoszkeletonnal.
- A GFAP (gliális fibrilláris savas fehérje) megtalálható az asztrocitákban és más gliákban .
- Periférin található a perifériás idegsejtekben.
- A Vimentin , az összes IF -fehérje közül a legszélesebb körben elterjedt, megtalálható a fibroblasztokban , a leukocitákban és az erek endothelsejtjeiben . Támogatják a sejtmembránokat, egyes organellákat rögzített helyentartanaka citoplazmán belül, és membránreceptor -jeleket továbbítanak a sejtmaghoz.
IV. Típus
- Alfa-internexin
- Neurofilamentumok - a IV. Típusú köztes szálak családja, amely nagy koncentrációban található agerinces idegsejtek axonjai mentén.
- Synemin
- Syncoilin
V típus - nukleáris rétegek
A laminák rostos fehérjék, amelyek szerkezeti funkcióval rendelkeznek a sejtmagban.
A metazoan sejtekben vannak A és B típusú laminák, amelyek hosszukban és pI -ben különböznek egymástól. Az emberi sejteknek három különböző módon szabályozott génje van. A B típusú laminák minden sejtben megtalálhatók. A B típusú laminákat, a B1 és B2 laminákat az LMNB1 és LMNB2 génekből expresszálják az 5q23 és 19q13. Az A típusú laminátumok csak gasztrulációt követően fejeződnek ki . Az A és C laminák a leggyakoribb A típusú laminák, és az 1q21-nél található LMNA gén illesztési változatai.
Ezek a fehérjék a nukleáris rekesz két régiójában, a nukleáris rétegben lokalizálódnak - egy fehérje szerkezetű réteg, amely a nukleáris burok belső felülete alatt és a nukleoplazmatikus fátyol teljes nukleoplazmájában helyezkedik el .
A laminák és a gerinces citoszkeletális IF -k összehasonlítása azt mutatja, hogy a lamináknak további 42 maradéka (hat heptad) van az 1b tekercsben. A c-terminális farok domén tartalmaz egy nukleáris lokalizációs jelet (NLS), egy Ig-hajtásszerű domént és a legtöbb esetben egy karboxi-terminális CaaX dobozt, amely izoprenilezett és karboximetilezett (a C rétegen nincs CAAX doboz). Az A -laminát tovább feldolgozzák az utolsó 15 aminosav és farnezilált cisztein eltávolítására.
A mitózis során a laminátumokat az MPF foszforilálja, ami hajtja a lamina és a nukleáris burok szétszerelését.
VI. Típus
- Gyöngyös szálak: Filensin , Phakinin .
- Nestin (egyszer javasolták az átsorolásra, de a különbségek miatt VI típusú IF fehérje marad)
Csak gerincesek. Az I-IV típushoz kapcsolódik. Más újonnan felfedezett IF-fehérjék tartalmához használják, amelyeket még nem rendeltek hozzá egy típushoz.
Funkció
Sejt tapadás
A plazmamembránon néhány keratin vagy dezmin adapterfehérjéken keresztül kölcsönhatásba lép a dezmoszómákkal (sejt-sejt adhézió) és a hemideszómákkal (sejt-mátrix adhézió).
Kapcsolódó fehérjék
A Filaggrin kötődik az epidermális sejtek keratinszálaihoz. A plektin összekapcsolja a vimentint más vimentinszálakkal, valamint a mikrofilamentumokkal, a mikrotubulusokkal és a miozin II -vel. A kinesint kutatják, és azt javasolják, hogy motoros fehérjéken keresztül kapcsolják össze a vimentint a tubulinnal.
Keratin szálak hámsejtekben hivatkozó dezmoszómák (dezmoszómák csatlakoztassa a citoszkeleton együtt) keresztül plakoglobin , dezmoplakin , dezmogleinekkel , és desmocollins ; a dezminszálak hasonló módon kapcsolódnak a szívizomsejtekhez.
Az IF gének mutációiból eredő betegségek
- Tágult kardiomióátia (DCM), mutációk a DES génben
- Aritmogén kardiomiopátia (ACM), mutációk a DES génben
- Korlátozó kardiomiopátia (RCM), mutációk a DES génben
- Nem tömörítő kardiomiopátia, mutációk a DES génekben
- Kardiomiopátia csontváz -myopátiával ( DES ) kombinálva
- Epidermolysis bullosa simplex ; keratin 5 vagy keratin 14 mutáció
- A laminopátiák a nukleáris rétegek mutációi által okozott betegségek családja, többek között a Hutchinson Gilford progeria szindróma, valamint a különböző lipodystrophia és cardiomyopathia.
Más szervezetekben
Az IF fehérjék univerzálisak az állatok körében nukleáris lamin formájában. A Hydra egy további "nematocilint" tartalmaz, amely a laminből származik. Az emberben talált citoplazmatikus IF-k (I-IV. Típus) széles körben elterjedtek a Bilateria-ban ; szintén egy "V típusú" nukleáris réteget érintő gén duplikációs eseményből származtak. Ezenkívül néhány más, sokféle típusú eukarióta rendelkezik laminekkel, ami a fehérje korai eredetére utal.
Valójában nem volt konkrét meghatározás a "köztes filamentumfehérjére", abban az értelemben, hogy a méret- vagy alak-alapú meghatározás nem terjed ki a monofiletikus csoportra . Az olyan szokatlan fehérjék bevonásával, mint a hálózatot alkotó gyöngyös laminátumok (VI. Típus), a jelenlegi besorolás egy nukleáris réteget tartalmazó kládba és számos leszármazottjába kerül, amelyeket a szekvencia hasonlóság és az exon szerkezet jellemez. Az ebből a kládból származó funkcionálisan hasonló fehérjék, például a félhold , az alveolin, a tetrin és az epiplazmin, ezért csak "IF-szerűek". Valószínűleg a konvergens evolúció révén keletkeztek .
Hivatkozások
További irodalom
- Herrmann H, Harris JR, szerk. (1998). Közbenső szálak . Springer. ISBN 978-0-306-45854-5.
- Omary MB, Coulombe PA, szerk. (2004). Közbenső szálak citoszkeletonja . Gulf Professional Publishing. ISBN 978-0-12-564173-9.
- Paramio JM, szerk. (2006). Közbenső szálak . Springer. ISBN 978-0-387-33780-7.
Külső linkek
- Közbenső+szálak+fehérjék az Egyesült Államok Országos Orvostudományi Könyvtárának orvosi tantárgyaiban (MeSH)