А. Фултон - Цитоскелет. Архитектура и хореография клетки (1120983), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

2. Химии белков Как показал анализ аминокислотных последовательностей, белки промежуточных филамеитов из разных тканей и нз организмов разных видов являются близкородственными, причем межвидовые различия между белками филаментов из одной и той же ткани выражены менее, чем межтканевые различия между этими белками нз одного и того же организма, Так, для десмина и виментина из свиньи степень гомологии их аминокислотиых последовательностей составляет 64%, а для десмииов, выделенных из свиньи и курицы, — 917е 128].

Таким образом, хотя разные белки промежуточных фила- ментов и имеют разные изоэлектрические точки и раз.ные молекулярные массы, все пять семейств этих белков несомненно связаны общим происхождением. Близость пх аминокислотных последовательностей проявляется, в частности, и в сходстве ультраструктуры всех промежуточных филаментов.

Благодаря такой картине сходства и различий между белкамн промежуточных филаментов оказалось возможным получить как тканеспецифичные антитела (реагирующие, например, с виментнном из разных животных), так и антитела, узнающие домены, общие для многих белков промежуточных филаментов. С помощью антител широкой специфичности удалось продемонстрировать присутствие белков промежуточных филаментов в клетках ВгозорйИа; как показывает этот результат, белки промежуточных филаментов являются по меньшей мере столь же древними, что и многоклеточные организмы Р91. Вследствке того что белки промежуточных фнламентов различаются по химическим свойствам и, кроме того, малорастворимы, лишь немногие из ассоциированных с промежуточными филаментами белков язучены к настоящему времени.

Среди них одним из наиболее интересных является активируемая кальцием протеаза, специфичная по отношению к промежуточным филаментам. Показано, что такая протеаза ассоциирована с виментином 130», нейрофиламентами 13Ц и десмином [32). Присутствие протеазы на филаментах обеспечивает тесный контакт между ней и ее субстратом. Оптимальная концентрация кальция для активации протеазы, 2. Химия белков специфичной к виментину, составляет 10 мкМ.

Протеолиз приводит к быстрой разборке филаментов. Особый интерес описанная протеаза представляет по следующей нрнчине: стабильность промежуточных филаментов 1п уйго такова, что кажется маловероятным, чтобы они были способны активно собираться и разбираться в физиологических условиях, так что деградация фнламентов, возможно единственно доступный для клетки способ вызвать их разборку.

До сих пор удалось охарактеризовать только несколько белков, ассоциированных с промежуточными фила- ментами, Плектин — белок с мол. массой 300 кДа— был выделен из промежуточных филаментов клеток глиомы 1331. Он связан в этих клетках с виментином в соотношении приблизительно 1: 20. Внутриклеточное распределение плектина отчасти совпадает с распределением промежуточных филаментов плектин располагается, однако, не по всей длине этих филаментов. 1и ч11го плектнн может вызывать образование пучков виментиновых фнламентов, нз чего следует, что либо на каждый полипептид с мол. массой 300 кДа пряходится по два участка связывания виментина, либо нативный плектин является димером или тетрамером.

Синемин — это белок с мол. массой 230 кДа, способный связываться и с десминовыми, и с виментиновыми филаментамн ~341. Он был выделен из мышечных клеток, а также из эрнтроцитов птиц. Паранемин (280 кДа) ассоциирован с десмнновыми и виментиновыми фила- ментами в скелетных мышцах птиц.

Его содержание в мышцах особенно высоко на ранних стадиях развития и снижается на поздних; таким образом, он функционирует в клетках, по-видимому, лишь в течение непродолжительного времени 135]. И в виментиновых, и в десминовых филаментах паранемин обнаруживается независимо от того, связан ли с ними также синемин. 2.4. Белки, ассоциированные с несколькими системами филаментов До сих пор мы рассматривали ассоциированные с филаментамн белки так, как если бы каждый из них 2. Химия белков имкро~рубочк» Рнс. 2.2 взаимодействовал лишь с филаментами одного типа.

Такой подход был использован во многих биохимических исследованиях, он оказался плодотворным при выделении и изучении свойств белков. Однако нн в структурном, ни в функциональном отношениях системы фила- ментов не являются независимыми. Между филаментами разного типа бывают видны соединяющие их поперечные мостики, и одно только это уже указывает на существование таких белков, которые можно было бы в принципе идентифицировать по их способности сшивать филаменты двух разных классов. Как показали результаты последних исследований, некоторые хорошо известные белки полифункциональны.

Многообразие возможных взаимосвязей между компонентами цитоскелета частично отражено на рис. 2.2. Так, БАМ-2, один из ассоциированных с микротрубочками белков высокой молекулярной массы, способный связываться с сАМР-зависимой протеинкиназой, взаимодействует также с промежуточными филаментами нервной ткани ~36) и актином. Но удивительнее всего, наверное, то, что его взаимодействие с «чужими» филаментамиможетрегулироваться АТР. В присутствии АТР под действием БАМ-2 возрастает вязкость смеси микротрубочек с нейрофиламентами, а с актином БАМ-2 может взаимодействовать и в отсутствие АТР, если только в растворе есть сАМР.

х Химия белков Взаимодействие БАМ-2 с промежуточными филамеитами и микрофиламентами нечувствительно к кальцию 122). Вряд ли покажется удивительным, что у БАМ-2 имеется существенная гомологкя со спектрином, хотя некоторые домены этих белков без сомнения уникальны. Еше один бифункциональный белок — анкирин. Он взаимодействует с актив-связывающим белком спектрином. Недавно было продемонстрировано также его взаимодействие с микротрубочками: очищенный анкирин эритроцитов связывался с микротрубочками, выделенными методом сборки — разборки из головного мозга 137).

С помощью антител к анкирину показано, что он в какой-то мере гомологичен БАМ-1. Молекулярная масса БАМ-1 является величиной того же порядка, что и молекулярная масса плектина (белка, связывающего промежуточные филаменты в пучки), так что возможность гомологии между БАМ-1 и плектином в настоящее время также не может быть исключена.

Единственная пара фибриллярных систем, для которых пока не доказано существование связывающих их между собой бяфуикциональных белков, — это микрофиламенты и промежуточные филаменты. В присутствии сАМР БАМ-2 ве может служить такой связкой, поскольку он взаимодействует либо с микрофиламентами (в растворе без АТР), либо с промежуточными филаментами (в растворе с АТР). Возможно, что эти две системы филаментов соединяются друг с другом только через микротрубочки или только при низких концентрациях сАМР.

Конечно, слишком оптимистично надеяться на то, что мы уже исчерпали все разнообразие цитоскелетных белков в клетке: вероятно еще будут обнаружены вовые белки, способные взаимодействовать с двумя или большим числом систем фяламеитов. Другой тип бифункциональности обнаруживают белки, соединяющие фибриллярные системы с различными компонентами клеточной мембраны. Тубулин может быть ассоциирован с окаймлеиными пузырьками (покрытыми клатрином) [38), из чего, по-видимому, следует, что по крайней мере некоторые из таких пузырьков движутся в клетке по микротрубочкам.

Кроме того, есть по меньшей мере две группы белков, обеспечивающих воз- 2. Химия белков можность взаимодействия между системой микрофиламентов и клеточной мембраной. Микрофнламенты могут присоединяться к мембране через спектрин, который связывается с анкирииом, способным в свою очередь прикрепляться к мембранным белкам. Кроме того, микрофиламенты взаимодействуют с мембраной через винкулин, который связывается с метавинкулином — интегральным белком мембраны. Ввиду разнообразия мембранных белков и их способности к перегруппировке в мембране представляется вероятным существование и других белков-связок, соединяющих филаменты и мембрану.

2,6. Возможные белки микротрабекул В отличие от микротрубочек, микрофиламентов ж промежуточных филаментов для четвертого класса цитоматриксных структур пока ие может быть указан какой-либо определенный образующий их белок. Эти структуры получили название микротрабекул. Они представляют собой гетерогенные, варьирующие как по длине, так и по диаметру отростки и связки, прикрепленные. обычно к уплотнениям на различных компонентах клетки ~221.

Из сказанного выше ясно, что многие из сшивающих фнламенты белков могут, судя по их молекуляр-- ной массе и диаметру, претендовать иа роль таких мнкротрабекул. Позднее, при обсуждении виутриклеточного движения частиц, мы приведем н другие доводы в пользу отождествления микротрабекул со сшивающими белками. Маловероятно, чтобы нам были известны уже все-. такие белки.

Характеристики

Список файлов книги