А. Фултон - Цитоскелет. Архитектура и хореография клетки (1120983), страница 8
Текст из файла (страница 8)
40 3, Архитектура цитоскехета Согласно рассматриваемой схеме, этот нуклеирующий белок должен присутствовать в меньшем количестве, чем упомянутый ранее белок, связывающий актин. Как только в каких-нибудь растущих филаментах станет больше шести мономеров, к ним сможет присоединиться тропомиозин, и филамин начнет сшивать эти филаменты между собой. А после фосфорилирования легкой цепи мпозина с актиновыми филаментами станет способен взаимодействовать и этот белок. Некоторые из событий, постулируемых рассмотренной схемой, могут, как это уже установлено, иметь место в действительности. Так, наблюдаются приток кальция и изменение рН 154]. Профилин связывается с актипом в присутствии кальция более прочно и может полимеризоваться на быстро растущем конце актнновых фила- ментов 15). Немышечный тропомиозин связывается с шестью актиновыми мономерами в филаменте, а филамин, по-видимому, не взаимодействует с О-актином.
Обнаружено также, что в покоящихся тромбоцитах актин находится в агрегатах диаметром 10 — 20 и длиной 20— 40 нм — слишком больших для того, чтобы быть комплексами актина с профилином. Под действием кальция из таких агрегатов освобождается а-актинии. Для дальнейшего обоснования схемы нужно было бы определить коэффициенты сродства между различными белками и комплексами при физиологических концентрациях кальция и значениях рН, не забывая при этом, что Р-актин, образовавшийся в присутствии ионов калия, отличается по своим биохимическим характеристикам от Р-актина, полученного с помощью магния. Надо, впрочем, заметить, что даже обсуждаемая схема не может объяснить, почему никакие два белка не распределены одинаковым образом в активированныхтромбоцитах.
Вероятно, уже назрела необходимость в исследовании таких все еще не изученных факторов, как взаимодействие с фосфолипидным бислоем. И последнее. Тромбоциты являют нам пример двух- компонентного цитоскелета, в котором две системы филаментов никак не взаимодействуют друг с другом, если не считать вызываемой актиновой сетью деформации кольца микротрубочек; с другой стороны, они представ- 3, Архитектура цитоскееета ляют собой отличную модель для изучения того, как множество ассоциированных с актином белков вовлекается в построение динамичной, высокоспециализированной системы микрофиламентов.
3.3. Фибробласты Фибробласты формируют внеклеточный матрикс. Они делают ткань более плотной и принимают участие в заживлении ран. Фибробластоподобные клетки активно перемещаются в развивающемся эмбрионе и дают начало ряду мезенхимальных тканей. Таким образом, кроме обеспечения постоянства клеточной формы или ее однократного стереотипного изменения, кроме участия в распластывании клетки на субстрате, цитоскелет фибробластов должен выполнять еще и функции, связанные с активным движением, поляризацией клетки и генерированием натяжения. Отметим также, что поскольку фибробласты — эукариотические клетки, они способны к направленному перемещению веществ внутри клетки. Такое расширение списка функций отражается в усложнении организации цитоскелета.
Структура цнтоскелета фибробласта существенным образом зависит от того, в какой фазе цикла и на каком субстрате он находится. Так, перестройка цитоскелета, наблюдающаяся при пересеве культивируемых клеток, сравнима с той„которая происходит по окончании митоза, в эмбриогенезе или при оаживлении ран. Однако культивируемые клетки — значительно более удобный объект для наблюдения и экспериментов.
Округленный фибробласт отвечает на контакт с приемлемым субстратом формированием многочисленных филоподий, Эти тонкие, длинные отростки как будто ощупывают пространство вокруг фибробласта. Там, где они коснутся субстрата, может начаться процесс прикрепления к нему. Если образуется контакт с незакрепленной частицей, филоподия нередко прилепляется к ней и втягивается вместе с ней обратно. Как только число контактов клетки с субстратом становится достаточно велико, ее край как бы покрывается рябью; этот процесс и процесс образования филоподий могут сменять друг 3. Архитектура Чатоскехетк друга. Актив на этой стадии обнаруживается в больших количествах в складках клеточного края и в толстых волокнах, пересекающих околоядерное пространство 1571.
По мере того как клетка продолжает распластываться, эти волокна перераспределяются и образуют во внутренних областях клетки сеть с ячейками в форме многоугольников. В течение последующих часов полигональная актиновая сеть перестраивается в так называемые волокна натяжения, и клетка приобретает характерный для интерфазного фибробласта вид. Перераспределение тропомиозина происходит несколько иначе. На ранних стадиях, когда большое количество актина содержится в складках клеточного края и трансъядерных волокнах, практически весь тропомиозии диффузно распределен вокруг ядра. По окончании формирования полигональной сети тропомиозин обнаруживается уже в ней, отсутствуя, правда, в вершинах многоугольников. После перестройки сети тропомиозин располагается вдоль волокон натяжения с периодом приблизительно 1,5 мкм.
Еще один тип перераспределения демонстрирует а-актинии. На самых ранних стадиях этот белок, как и тропомиозин, распределен диффузно в центре фибробласта, Однако примерно через восемь часов он образует небольшие скопления, совпадающие с вершинами актиновых многоугольников. В местах расположения этих скоплений находятся так называемые фокальные контакты, т. е. те участки, где клетка приближается к субстрату на расстояние менее 15 нм. После завершения перестройки фибробласта а-актинии оказывается связанным с волокнами натяжения, располагаясь вдоль них с тем же периодом, что и тропомиозин (т. е. около 1,5 мкм), но в противофазе с ним, и, кроме того, концентрируется в складках мембраны на краю клетки. В фибробластах встречаются и некоторые другие белки, ассоциированные с актином [50).
Миозин находят преимущественно в волокнах натяжения, более или менее в тех же местах, что и тропомиозин; он отсутствует в микроотростках клетки, складках клеточного края и фокальных контактах. Один из немногих белков, распределенных подобно актину, — филамин. Единствен- 3. Архитектуре цитоекееети ное место, где есть актин, но нет филамина — это самые кончики микроотростков. В свою очередь, фнламин имеется в пространстве между волокнами натяжения, весьма вероятно поэтому, что он может быть ассоциирован в клетке не только с актнном, но также и с другими белками, Два актин-связывающих белка — фимбрин и винкулин — распределены в полностью распластанном фибробласте наиболее удивительно.
Фимбрин (мол. масса 68 кДа) был первоначально выделен из микроворсинок. Небольшое количество этого белка есть в волокнах натяжения, но в основном он обнаруживается на периферии клетки: его много в складках клеточного края, микроотростках, микроворсинках и филоподиях [59[. В отличие от фимбрина, винкулии ассоциирован преимущественно с фокальными контактами; помимо того, немного винкулина диффузно распределено в центральной части ' клетки Винкулин остается связанным с обращенной к цитоплазме поверхностью клеточной мембраны в точках фокальных контактов даже после того, как актин был тем или иным способом из фокальных контактов удален [60[.
По этой причине винкулин считают одним из белков, расположенных в фокальных контактах наиболее близко к плазматической мембране. Лктин в фибробластах служит компонентом цитоскелетных структур, и каждая из них характеризуется своим спектром ассоциированных с актином белков. При всяком серьезном исследовании цитоскелета фибробластов возникает один и тот же настоятельный вопрос: почему разные ассоциированные с актином белки локализуются в разных частях клетки? Для некоторых из этих белков ограничения в распределении, вероятно, могут быть обусловлены наличием у них дополнительной связывающей активности: для винкулина, например, это способность связываться с мембраной. Будет ли такое объяснение адекватным и во всех других случаях или придется дополнительно учитывать иные динамические взаимодействия, станет ясно лишь в ходе дальнейших исследований.
Вторая из основных фибриллярных систем фибробласта — это система микротрубочек. Микротрубочки д Архитектура читоскелега сходятся, как в фокусе, в районе центриолей, в центральной части клетки. Сразу после пересева клеток никакой сложной сети микротрубочек в них не видно. Однако со временем микротрубочки удлиняются, становятся изогнутыми и в конце концов достигают периферии клетки [6Ц. Мнкротрубочки имеются также в клетке во время митоза; кроме того, их находят в первичной ресничке, рудиментарной жгутикоподобной органелле.
В интерфазе микротрубочки принимают участие в процессе поляризации клетки, от них зависит способность клетки формировать складки и филоподии лишь с одного края и осуществлять направленное движение. Микротрубочки нужны также для транспортировки материала для внеклеточного матрикса от аппарата Гольджи наружу. Третью основную фибриллярную систему в фибробластах образуют промежуточные филаменты виментинового типа.
Они заполняют, переплетаясь, централь. ный район клетки и тянутся по направлению к ее периферии. Распространение виментиновых филаментов по клетке после митоза происходит лишь вслед за восстановлением мнкротрубочек. Виментиновые волокна окружают ядро; кроме того, они вступают в тесный контакт с волокнами натяжения [62[. Хотя промежуточные филаменты фибробластов состоят в целом из виментина, по меньшей мере в одном случае — у фибробластов сердца — в филаментах достоверно обнаружено также небольшое количество десмина, белка, который находят обычно в мышечных клетках.
По-видимому, десмнн в сердечных фибробластах сополимеризуется с виментнном при образовании промежуточных филаментов [63~. Для изучения локализации цитоскелетных белков применяются главным образом иммуноцитохимические методы. Надежность результатов, получаемых с помощью этих методов, зависит как от специфичности используемых антител, так и от доступности для антител изучаемого компонента цитоскелета. То, что на иммунофлуоресцентные методы исследования можно в целом полагаться, достаточно убедительно доказывается опытами, в которых путем микроинъекции вводили в клетки флуоресцентно меченные белки. Такие опыты были поставлены с а-актинином, винкулииом, тубулином, белками, ас- 8, Архитектура цитаскелета 45 социированными с микротрубочками, и актином.
Однако ни в одном нз опытов не было выявлено никаких новых структур, отличных от тех, в которых используемый для микроинъекцнн белок уже был обнаружен прежде методом иммунофлуоресценции, Это подтверждает специфичность иммунофлуоресценции, хотя, впрочем, и не исключает возможности существования таких структур, которые настолько плотны илн стабильны, что в них не могут проникнуть ни антитела, ни экзогенные структурные белки. Цитоскелет фибробластов можно исследовать с высоким разрешением с помощью электронного микроскопа. Некоторые из иммуноцнтохимическнх методов были модифицированы для применения их в электронной микроскопии, что сделало возможным электронно-микроскопическое выявление отдельных белков. Дополнительные детали структуры удается выявить путем использования экстрагированных препаратов цитоскелета или надлежащим образом фиксированных целых клеток.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
