А. Фултон - Цитоскелет. Архитектура и хореография клетки (1120983), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Иммунологически' родственный ей белок с такой же мол. массой был обнаружен 2. Химин оеввов 16 в большинстве исследованных типов клеток. Мол. масса р-субъединицы спектрнна из эритроцитов — 220 кДа. В комплексе с белком с мол. массой 240 кДа, реагирующим с антителами против а-спектрина, в клетках может обнаруживаться, однако, и субъединица с мол. массой 260 кДа (найдена в терминальной сети) или, например, 235 кДа (найдена в нервных клетках н клетках других типов). Эти родственные, дающие перекрестную иммунологическую реакцию комплексы были описаны сначала как самостоятельные белки и получили название Т%260/240 и фодрина. Таким образом, подобно многим другим цитоскелетным белкам, белки семейства спектрина являются тканеспецнфичными.
То, что все эти белки содержат кальмодулин-связывающий домен, было установлено лишь недавно, и что Из этого следует, еще предстоит понять. Миозин — единственный из имеющих отношение к актину белков, способный генерировать механическую силу. Производимая им за счет АТР механическая работа лежит в основе мышечного сокращения и обеспечивает, как полагают, натяжение, развиваемое фибробластами и другими клетками при контакте с внеклеточным матриксом. Взаимодействие мнозина с актином очень сложно — настолько, что ему была посвящена отдельная книга в этой серии'. Миознн производит работу иутем циклического взаимодействия с актином. МиозинАВР связывается с актиновыми фнламентами, происходит изменение конформации миозина, сопровождающееся освобождением АРР, и затем АТР, если он есть в растворе, замещает освободившийся из миозина АРР н индуцирует отсоединение актиновых нитей от миозина.
После гидролиза АТР может начаться следующий цикл. Кальций регулирует этот процесс в нескольких точках. В некоторых мышечных клетках он взаимодействует с тропонином, контролируя связываниетропомнозина с актином. Про такие клетки говорят, что в ннх регуляция осуществляется на уровне тонких нитей. В других мышцах кальций действует на молекулу миознна — либо прямо, либо активируя ферменты, фосфорилирующне ее легкиецепи. ' Багшоу К., Мышечное сокращение.— Мв, Мир 1985. 2.
Химик белков В некоторых немышечных клетках кальций регулирует сокращение на уровне сборки миозиновых нитей. Взаимосвязь между разными классами актин-связывающих белков становится яснее, если рассматривать ее. с точки зрения теории гелей, предложенной Логу. Эта теория утверждает, что при достаточно большой вероятности сшивок между полимерами формируется сшитая трехмерная сеть.
Тем самым предсказывается существование «точки гелеобразования», в которой должен происходить резкий переход от раствора к гелю, отчасти сходный в математическом отношении с такими фазовыми переходами, как плавление и испарение; дальней-- шее увеличение количества сшивок — за точкой геле- образования — должно приводить лишь к изменению: жесткости геля. Таким образом, белки, образующие поперечные сшивки, будут переводить вязкий раствор Р- актина в состояние геля, а те белки, которые разрушают филаменты или вызывают увеличение нх числа, станут растворять гель путем снижения средней длины полимеров, не сопровождающегося возрастанием количества сшивок: гель растворится, когда плотность распределения сшивок упадет ниже уровня, определяемого точкойгелеобразования.
Миозин может взаимодействовать с гелем и вызывать его сокращение. Теория гелей оказывается полезной при сопоставлении свойств актин-связывающих белков разных классов и при разработке методов исследования. их функций. Следует, однако, иметь в. виду, что теория гелей рассматривает лишь изотропные. структуры и сама по себе не учитывает топологических особенностей конкретных систем. Как станет ясно из. дальнейшего, топология цитоскелета является чрезвычайно важной его характеристикой, которую теория гелей предсказать пока не может. Для осмысленной интерпретации результатов химического исследования белков необходимо детальное знание условий внутри клетки, включая точную стехиометрию всех белков, имеющих отношение к изучаемым процессам, и такие регуляторные факторы, как рН, рСа, концентрация нуклеотидов, а также, по-видимому фосфолипидный состав прилегающих мембран.
В ситуации, когда белки могут в стехиометрии 1: 500 зффективнь 2. Химия Веяивв индуцировать явления, несущие черты резких коопера-тивных переходов, количественные предсказания становятся, очевидно, сомнительным делом. м.й. Тубулии и сборка микротрубочек Микротрубочки, подобно микрофиламентам, являются линейными полимерами. Они построены из молекул .тубулина, представляющих собой ар-димеры. Как а-, так и б-тубулин имеют мол. массу около 55 кДа и могут содержать связанный ОТР или СОР. В димере только -тот нуклеотид, который связан р-тубулином, может обмениваться с АСТР, присутствующим в растворе. Как и у лктина, аминокислотная последовательность тубулина -высококонсервативна. Пептиды а и й разошлись на ранних этапах эволюции эукариот, и последующие изменения уже не были столь существенными 1131.
Полимеризация тубулина имеет много общего с полимеризацией актива. Молекулы соединяются и образу'ют затравку, от которой в обе стороны начинается рост полимера, сопровождающийся гидролизом связанного шуклеозидтрифосфата [13). Критические концентрации полимеризации иа двух разных концах микротрубочки неодинаковы, что в принципе делает возможным «проток» молекул тубулина вдоль микротрубочки (в тех случаях, когда концентрация свободного тубулииа в растворе лежит в интервале между критическими концентрациями для концов) 1141.
Фрагментация и соединение конец в конец могут, как и в случае актииовых филамеитов, изменять численную концентрацию концов микротрубочек в препарате, не влияя на количество молекул, входящих в состав полимера. На сборку микротрубочек влияют концентрация двухвалентных катионов и температура: она подавляется кальцием, ЭДТА и холодом. Гидролиз 0ТР не необходим для полимеризации, судя по тому что и негидро.лизуемые аналоги поддерживают ее на нормальном уровне; однако образующиеся при этом микротрубочки устойчивы к действию кальция. Для тубулина разнообразие потенциально возможных путей полимеризацин выше, чем для актина. 1п ч11го 2. Химия бе.яков можно наблюдать образование нескольких разных полимерных форм тубулина, причем то, какие именно формы образуются, зависит от условий проведения полимеризации [13[.
Полиморфизм продуктов полимеризации тубулина направил усилия исследователей иа поиск факторов, способных стимулировать ее — зачастую в весьма нефизиологических условиях. В принципе тубулинсвязывающие белки можно было бы классифицировать так же, как мы классифицировали актин-связывающие белки, т. е. по способности присоединяться к свободным молекулам тубулина, быстро растущему и медленно растущему концам микротрубочек и их боковой поверхности. Однако по причинам исторического характера большинство ассоциированных с микротрубочками белков излучалось либо с точки зрения их сополимеризации атубулином, либо с точки зрения нх способности стимулировать сборку микротрубочек. Как уже говорилось ранее по поводу мнкрофиламентов, то, что мы называем полимеризацией, складывается из нуклеации, элонгации„ фрагментации и стыковки, и на каждый из перечисленных процессов при сборке микротрубочек могут влиять тубулин-связывающие белки.
К этому надо добавить, что, поскольку затравки для сборки микротрубочек больше тех, какие нужны для сборки микрофиламентов, нуклеация при полимернзации тубулнна особенно чувствительна к его концентрации. Действие всякого фактора, стабилизирующего затравки, будет проявляться главным образом в стимуляции нуклеации — независимо от того, является ли это его функцией 1п ч1чо. Имея все это в виду, перейдем к обсуждению ассоциированных с микротрубочками белков по отдельности. 2.2.1.
Белки, ассоциированные с тубуяином Две основные группы белков, ассоциированных с микротрубочкамн (БАМ), были первоначально идентифицированы по способности ие отделяться от тубулина в циклах полимеризации — деполимеризации или оставаться связанным с этим белком при его очистке другими методами. Заметим, что способность оставаться постоянно связанным с тубулином нельзя считать адекват- мО 2.
Химия белков пым критерием специфичности взаимодействия с ннм, .поскольку тубулнн — сильно заряженный белок и может вести себя как ионообменннк. Однако белки этих двух основных групп были также обнаружены на микротрубочках в фиксированных неэкстрагированных клетках. Одну группу БАМ составляют белки с высокой мол. массой (от 290 до 350 кДа), нх присутствие характерно для микротрубочек головного мозга [15], В другую группу входят белки с мол. массой между 55 н 70 кДа, обо.значаемые буквой т [16, 17]. БАМ высокой мол.
массы, н т-БАМ первоначально были описаны как белки, стимулирующие полнмернзацню. Внешний внд мнкротрубочек, декорированных БАМ той нли дру.гой группы, н локализация этих белков в клетке говорят о том, что как БАМ высокой мол. массы, так н .т-БАМ связываются с боковой поверхностью мнкротрубочек. Их стимулирующее влияние на полнмеризацию обусловлено, по-вндимому, стимуляцией нуклеацни— .аналогично, надо думать, белкам, которые связываются с боковой поверхностью актнновых фнламентов. На микротрубочках, декорированных БАМ высокой мол. массы, видны боковые выросты («ручки»), нз-за чего этн микротрубочкн выглядят опушенными.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
