А. Фултон - Цитоскелет. Архитектура и хореография клетки (1120983), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Кроме того, может существовать класс белков, «сшивающих сшивки», т. е. связывающихся не с: самими филаментами, а с белковыми молекулами, прикрепленными к ним, — белки зтого класса также были'. бы кандидатами на роль микротрабекул. Замечательный новый кандидат на зту роль — белок спазмин, изменяющий свою конформацию под действием кальция. Первоначально спазмин был найден у простейших, где он служит механохимической основой сокращения. Когда кальций кперекачивается» из матрнкса в специальные резервуары, спазмнн релаксирует и клетка 2.
Химия белков удлиняется [39]. Впоследствии спазмин был выявлен < помощью иммунологических методов в жгутиковых клетках, а также вблизи центриолей в клетках млекопитающих. Если окажется, что спазмин илн родственные ему белки действительно широко распространены как механохимические белки, функционирующие в отсутствие других систем филаментов, то зто послужит убедительным аргументом в пользу того, что спазмин образует микротрабекулы, :2.6.
Ковалентные модификации цитоскелетных белков Многие цитоскелетные белки подвергаются после трансляции ковалентным модификациям. Одна из наиболее распространенных модификаций — фосфорилирование. В число белков, подвергающихся в той или иной степени фосфорилнрованию, входят фибронектин, филамин, тяжелые и легкие цепи миозина, виикулин, р-тубу.лин, виментин, а-актинии, десмнн, а- и р-тропомиозин и спектрин 140, 41]. Большинство перечисленных белков фосфорнлируется по сернну н, в меньшей степени, потреонину. По тнрозину из цитоскелетных белков фосфорилируются только винкулин, фнламин и виментин; эти .три белка, впрочем, присутствуют в значительных количествах лишь в трансформированных клетках, где они -содержат от 2 до 207в фосфатных остатков 141].
В некоторых случаях роль фосфатных групп уже известна. .Легкие цепи немышечного миозина в результате фосфорилнрования актнвируются 142]. У двух видов простейших фосфорилнрование вызывает диссоциацию тяжелых цепей миозина 143]. Многие из ассоциированных с микротрубочками белков после фосфорилировання начинают лучше связываться с микротрубочками 119].
Однако ,для большинства цитоскелетных белков ни функциональное значение фосфорилнрования, ни его влияние на взаимодействие их друг с другом не известны. Помимо фосфорилирования в белках обнаружены и другие ковалентные модификации. Так, тубулин после -трансляции тнрозилируется; кроме того, он может гликозилироваться. Актин подвергается двум ковалентным зюднфикациям н содержит в итоге Х-метилгистидин и 2. Химия белков И-концевую ацетильную группу.
Метилгистидин есть также н в молекуле миозина. В кальмодулине, миознне,. а также в актине из Асал1йатое6а имеется трнметнллнзин. Вннкулин содержит в том или ином количестве ацильные группы; это могут быть боковые цепи с 1о. атомами углерода. О функциональной роли этих модификаций почти ничего не известно. Весьма вероятно, что ковалентным модификациям подвергаются и многие. другие цитоскелетные белки. Систематическое изучение.
модификаций, возможно, выявит такие закономерности, которые помогут понять функциональное значение этого. явления. Опираясь на достигнутое к настоящему времени понимание химических свойств белков цитоскелета, мы можем указать те направления, в которых особенно нужны дальнейшие исследования. Очевидно, что необходимо аккуратное определение стехиометрии цитоскелетных. белков 1п ч1чо, поскольку некоторые из них, как известно, способны вызывать значительные эффекты даже в стехиометрии 1: 500 [8[. Во-вторых, нужно измерить.
для этих белков константы связывания, чтобы можно- было предсказывать, в каком соотношениионн будутсвязываться прн конкуренции за один н тот'же связывающий участок. В-третьих,. характеристики белков важно определить в физиологических условиях [при соответствующих рН, рСа, концентрациях нуклеозидтрифосфатов, ионной силе и т. д.). Например, Р-актин, образовавшийся в растворе с высоким содержанием магния, ведет себя (н сам по себе, и в комплексе с другими белками) не так, как Р-актин, образовавшийся в присутствии калия [5, 44[. Это может иметь физиологическое значение,. поскольку, например, у амебы концентрация магния выше, а концентрация калия ниже, чем в большинстве клеток позвоночных.
Возможно, что указанные две формы Р-актина свойственны разным типам клеток, Далее„ постоянное внимание необходимо уделять протеолнзу. В некоторых случаях протеолиз является артефактом н. может приводить к образованию таких белковых фрагментов, которые сохраняют связывающие свойства натнвных белков н потому могут влиять на их поведение в исследуемой системе [6[. В других случаях, как, на- 2.
Химии белков пример, в случае протеазы, ассоциированной с промежуточными филаментами, протеолиз может быть действительно присущим живой клетке механизмом регуляции состояния цитоскелета. Полный перечень цитоскелетных белков, вероятно, можно будет составить, лишь уделяя постоянное внимание всем потенциально возможным связывающим участкам на филаментах, в том числе на нх разных концах и боковой поверхности, и потенциальным сшивкам между системами филаментов. И последнее; взаимодействия между филаментами могут быть либо конститутивными, либо регулируемыми, н лишь критическое внимание к физиологическим ограничениям для взаимодействий разного типа позволит оценить значение этих взаимодействий.
3. Архитектура цитоскелета Общие для всех типов клеток принципы строения цитоскелета находят свое конкретное воплощение в формах, видо- и тканеспецифичных. Хотя структурные белки цитоскелета в большинстве своем высококонсервативны, специфические модификации набора вспомогательных белков делают возможной тонкую подгонку организации цитоскелета в соответствии с функциями различных типов клеток.
Каждый тип клеток отличается своим, особым спектром цитоскелетных белков, присутствующих в определенном соотношении и специфическим образом расположенных. Цитоскелетом определяются форма клетки, ее способность прикрепляться к другим клеткам и к субстрату, свобода ее передвижения, а также транспорт различных субстанций в клетку и из нее.
При таком многообразии функций исследование структурных основ каждой из них в отдельности могло бы стать крайне трудной задачей, но к счастью, правильный выбор типа клеток для исследования позволяет отделить одни функции от других. В дополнение к вариациям в строении цитоскелета у клеток разного типа, оно может изменяться и в одной и той же клетке, Некоторые из таких изменений являются реакцией на те или иные внешние стимулы и могут быть автономными или зависеть от синтеза белка или РНК, тогда как, другие связаны с жизненным циклом клетки. Есть, кроме того, и такие изменения цитоскелета, которые становятся заметны лишь на протяжении развития многих поколений клеток.
3.1. Эритроциты Из всех известных типов цитоскелета наиболее простым обладают эритроциты млекопитающих. Их цитоскелет представляет собой примембранную сеть из актина и спектрина, о которой было однажды сказано, что это «конструкция, похожая на сеть, сплетенную близоруким рыбаком» [45], Было бы, наверное, ошибкой считать актин единственным структурным белком цитоскелета д Аркитектура цитоскелета Рнс. ЗЛ эритроцитов: примерно на каждые пять молекул актина в нем приходится молекула спектрнна. Актин в эритроцитах находится преимущественно в фибрнллярной форме (в виде Р-актива), судя по тому что с ним связан АРР, а не АТР. Концентрация мономерного актина в эритроцитах не меняется под действием цитохалазинов. У олигомеров, состоящих из 10 — 17 молекул актвна, имеются участки, сходные по своему поведению с быстро растущим концом филаментов, а участков медленной сборки не обнаружено [46]. Образование сложной сети под мембраной эритроцитов оказывается возможным благодаря множественности связывающих участков на молекуле спектрина )47).
Присоединяясь к боковой поверхности актиновых протофиламентов, тетрамеры спектрина, построенные по принципу «голова к хвосту», могут сшивать олигомеры актина. На молекуле спектрина (на ее р-субъединице) есть, кроме того, участок связывания анкирина, Связываясь со спектрином и с одним из интегральных мембранных белков, так называемым компонентом 3, анкнрин образует мостики между спектрино-актиновой сетью и мембраной, Комплекс актина со спектрином стабилизируется белком, известным как компонент 4.1; этот белок присоединяется к молекуле спектрина неподалеку от того ее конца, который взаимодействует с боковой поверхностью актиновых филаментов. Описанные взаимосвязи между молекулами показаны на рис.
3.1. О роли взаимодействия цитоскелетных белков с мембранами можно судить по результатам следующих 8. Архитектура Читоскеытв экспериментов. Во-первых, частичное удаление спектрина из теней эритроцитов вызывает увеличение латеральной подвижности интегральных белков в мембране; это означает, что связь с цитоскелетной сетью налагает на поведение мембранных белков существенные ограничения, Во-вторых, антицитоскелетные препараты, такие, как цитохалазины, в определенной мере влияют на деформируемость эритроцитов [48[.
Наконец, любое из известных воздействий, вызывающих отделение цитоскелета, и особенно спектрина, от мембраны эритроцитов, приводит одновременно к тому, что распределение липидов в мембране становится более равномерным; таким образом, цитоскелет участвует в поддержании асимметрии расположения липидов в мембранном бислое. Недостаток спектрина, возможно, является причиной такой болезни, как наследственный сфероцитоз. Как ни просто устроены эритроциты млекопитающих, даже на их примере ясно видна необходимость учитывать многообразие возможных взаимосвязей между цитоскелетными белками. Спектрин может функционировать так, как описано выше, только потому, что на каждом его моиомере имеются участки связывания по меньшей мере для четырех белков.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
