А. Фултон - Цитоскелет. Архитектура и хореография клетки (1120983), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Некоторые из этих филаментов, выступая своими концами в основную часть клетки, образуют «корешки», которые прикрепляются к подмембранной сети, состоящей из актиновых микрофиламентов и тонких нитей диаметром 3— 4 нм. Белок тонких нитей относится, вероятно, к семейству спектрина. Громкий звук вызывает в строении стереоцилий изменения, заключающиеся, по-видимому, в деполимернзацни или фрагментации актиновых филаментов у основания стереоцилии — там, где филаменты выходят в кортикальную сеть, — н в снижении числа поперечных мостиков между актиновыми филаментами; следствием таких изменений является уменьшение жесткости структуры стереоцилий 199].

Анализ характера упаковки филамеитов в стереоцилиях привел к более глубокому пониманию факторов, определяющих сборку спиральных структур. На продольных срезах стереоцялий ясно видно, что актиновые филаменты в каждой стереоцилия расположены строго координированно, «в фазе» друг с другом. В то же вреся на поперечных срезах упаковка филаментов выглядит менее жесткой. Причина нерегулярности в поперечной плоскости заключается в том, что спиральная структура имеет большое число эквивалентных связывающих участков.

После образования какого-либо поперечного мостика место формирования следующего не фиксиро- д Архитектура цитоскалета вано, напротив, для него существует несколько потенциальных участков связывания, и потому, за исключением систем с очень большим количеством мостиков, точное расположение мостиков предсказать нельзя. Образование всех возможных поперечных мостиков приводит к паракристаллической гексагональной упаковке фила- ментов. У животных степень упорядоченности упаковки изменяется по мере развития особи: на ранних стадиях фнламенты расположены неупорядоченно, на более поздних стадиях чаще наблюдается их гексагональное расположение [11. Существенно то, что неупорядоченность упаковки актиновых филаментов обусловлена исключительно их спиральностью. Вариабельность путей сборки характерна и для всех других спиральных структур, включая микротрубочки и промежуточные филаменты.

Онн имеют множество эквивалентных участков связывания формирующихся поперечных мостиков; вследствие этого нх упаковку нельзя предсказать в деталях, и она описывается лишь статистически. Несколько более сложный пример «полуостровной» структуры, поддерживаемой кортикальной сетью, демонстрирует эпителий сетчатки 1100).

Внутренний и наружный сегменты палочек — отростков фоторецепторных клеток — содержат н микротрубочкн, и микрофиламенты. По мере изменения условий освещения длина микрофиламентов изменяется. В состав цнтоскелета наружных и внутренних сегментов палочек входят несколько кальмодулин-связывающих белков, один нз которых, по-видимому, является а-спектрином. Палочка прикреплена к телу клетки посредством поперечных сшивок с сетью промежуточных фнламентов, переплетающихся с мощными кольцевыми пучками мнкрофиламентов. Эта сеть, вероятно, содержит мнозин, поскольку фрагменты ее, выделенные нз клеток, в присутствии АТР сокращаются н сокращение подавляется модифицированным мнозином [101!.

Эпителиальные клетки участвуют в формировании желез. Строение цитоскелета в клетках желез пока изучено недостаточно хорошо. Примером секреторного эпителия, уже отчасти охарактеризованного, могут служить клетки печени крысы, в которых найдены многочислен- 8. Архитектура читоскелега ные поперечные мостики между филаментами из [1- и у-актинов и цитокератиновыми филаментами. Указанные формы актина обнаруживаются вместе с десмосомамн во фракции плазматических мембран [102].

Так как эпителиальные клетки обладают высокоорганизованным, характерным цитоскелетом, их частоиспользуют в качестве объекта при разработке новых методов выявления цитоскелетных структур. Интактные клетки Р1К были исследованы методом высоковольтной электронной микроскопии с предварительным высушиванием в замороженном состоянии илн замещением в замороженном состоянии. В целом замороженные клетки выглядели под микроскопом примерно так же, как и клетки, фиксированные обычными методами [103] .

В обоих случаях были видны многочисленные микротрабекулы, которые формировали анастомозы, ветвились, контактировали в цитоплазме с разнообразными фибриллярными элементами, а также прикреплялись к различным органеллам. Картина оставалась достаточно сложной и после кратковременной экстракции клеток бриджем (прямые биохимические данные о полноте такой экстракции отсутствуют). Несколько менее сложная картина наблюдается в том случае, когда для предотвращения осмотического шока в экстрагирующий раствор вводят сахарову [22] В препаратах, полученных без сахаровы, от цитоскелета остаются в основном лишь «голые» филаменты, многие из которых до некоторой степени разрушены [104].

Другой путь состоит в том, чтобы фиксировать клетки смесью глутарового альдегида, таниновой кислоты и сапонина. Такая смесь, по-видимому, обеспечивает частичную экстракцию цитоплазматических белков во время фиксации и служит для цитоплазматических филаментов протравой, так что фибриллярные структуры становятся лучше видны даже на тонких срезах — преимущество, которое отчасти компенсирует неизбежное при таком способе обработки огрубление деталей структуры [105]. Трудность изучения филаментов на срезах ясно осознается при сравнении методик, включающих и не включающих освобождение образца от материала для заливки (рис, 3.6). Было предпринято несколько попыток выявить цнтосиелетные Рис.

3.6, Микрофотография коллагенового геля (просвечиваюптаи электроииая микроскопия): (А) — в присутствии, (Б) — в отсутствие заливочной среды; через заливочную среду фибриллы видны хуже. 3. А ркитектрра. цитоекелета структуры 1п з11н, используя замороженные срезы интактного эпителия печени. Хотя структура клетки и нарушалась немного из-за образования кристаллов, картина строения десмосомальных мостиков и аиастомозирующих филаментов вполне соответствовала той, которая наблюдалась при изучении строения этих цитоскелетных образований в культивируемых клетках [106). Эпителиальные клетки различаются по степени развития цитоскелетных систем — сети промежуточных филаментов и кортикальной актиновой сети.

Почему цитокератиновая сеть в этих клетках состоит как минимум из двух белков, до сих пор непонятно, Остается неясным и то, действительно ли миозин, столь часто обнаруживающийся в актиновой сети эпителиальиых клеток, осуществляет сокращение 1п ч)чо или он просто .поддерживает изометрическое натяжение, Эндотелиальиые клетки, подобно клеткам эпителия, образуют слои.

Однако функции этих двух типов клеток, равно как и физические условия, в которых эти клетки находятся вследствие определенной локализации в организме, довольно сильно различаются, что обусловливает существование значительных различий и между их цитоскелетами. Самое разительное отличие цито- скелета эидотелнальиых клеток от цитоскелета эпителиальных клеток состоит в том, что в эндотелии промежуточные филамеиты построены исключительно из виментииа )86). В культивируемых эндотелиальиых клетках нередко имеются волокна натяжения, содержащие нормальный набор ассоциированных белков. В клетках 1п з11п, однако, актив располагается преимущественно на периферии, в виде диффузной сети; волокна натяжения обнаруживаются лишь в эидотелии определенных участков артерий — по-видимому, там, где клетки подвергаются максимальному механическому воздействию, Волокна натяжения появляются в клетках также прн регенерации эндотелия.

Когда клетки распластываются и начинают перемещаться, чтобы заполнить область нарушения целостности эндотелиального покрова, в иих формируется большое количество волокон натяжения, ориентированных в направлении раны. По мере заживления раны волокна натяжения ориентируются в соответствии д Архитектура Читаекехета с направлением тока крови; они долго сохраняются и после того, как вся обнажившаяся при повреждении базальная мембрана будет покрыта зндотелием [107, 108]. Процесс распластывання зндотелнальных клеток напоминает распластывание фибробластов и зпнтелнальных клеток.

В фазе начального прикрепления на поверхности клетки образуются филоподии, которые «исследуют» окружающее пространство. Собственно распластыванне происходит после того, как большая часть клеточной поверхности окажется в контакте с субстратом. Когда клетка распластается достаточноснльно, микрофиламенты объединяются и формируют волокна натяжения, а микротрубочки распространяются от центра клетки в радиальном направлении.

Как только система мнкротрубочек становится достаточно развитой и микротрубочкн оказываются способны к латеральным взаимодействиям, вдоль них начинается радиальное движение различных органелл [109]. Впоследствии радиальная связь между органелламн и микротрубочкамн становится менее явной, нз-за того что распределение мнкротрубочек в клетке делается более равномерным. К обсуждению вопроса о структурной основе внутри- клеточного движения мы еще вернемся позднее. 3.6. Трансформированные клетки Актнновая сеть в трансформированных клетках, как правило, малоупорядоченна [1!О, 111]. Трудно исключить и возможность того, что в двух других основных системах фнламентов также имеются существенные дефекты. В некоторых случаях, однако, наблюдаются весьма специфические изменения компонентов цитоскелета. В клетках одной спонтанно трансформировавшейся линни, например, найден мутантный актнн, а клетки, полученные в результате дальнейшей трансформации атой линии, оказались двойными мутантами по активу.

Мутантный актнн синтезировался в клетках с той же скоростью, что н нормальный, но хуже встраивался в цнтоскелет [112]. Изменения могут затрагивать н белки, ассоциированные с актнном: так, может понизиться содержание а- н р-тропомиозннов в клетках нли возраста 8. Аркигектура Чигоскеаета степень фосфорилированности винкулина. Когда температурочувствительный вирус трансформирует фибробласты, экспрессирующие цитоплазматические б- и у-актины и в какой-то мере гладкомышечный а-актив, содержание последнего избирательно снижается — повидимому, в результате уменьшения скорости его синтеза 11131.

В эпителиальных клетках в результате трансформации вирусом изменяется расположение некоторых белков. Киназа ррббм' локализуется в адгезионных бляшках — как в местах взаимодействия клетки с субстратом, так и в межклеточных контактах 11141. Благодаря такой локализации книаза оказывается в тесной связи с винкулнном, у которого трансформация повышает степень фосфорилированности тирозина 14Ц . Лктнн и аактинин также обнаруживаются в адгезионных бляшках трансформированных клеток, но в меньших количествах, чем у нормальных клеток. В результате трансформации снижаются, кроме того, число и размеры самих адгезионных бляшек. Так как киназа рр60"' является вирусной формой одного из нормальных клеточных белков, ее расположение, по-видимому, отражает происходящие при трансформации изменения в организации нормальной клетки.

Характеристики

Список файлов книги