А. Фултон - Цитоскелет. Архитектура и хореография клетки (1120983), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Когда фябробласты экстрагируют раствором с невысоким осмотическнм давлением, многие фнбриллярные структуры сохраняются и могут быть идентифицированы нммуноферритнновым методом [б4[, Видны актиновые филаменты, ассоциированные друг с другом, а также с микротрубочками и промежуточными филаментами. В дополнение к этим трем основным типам фибриллярных структур в таких цитоскелетных препаратах выявляются многочисленные гетерогенные нити, сшивающие фила- менты трех основных систем между собой. В более мягких условиях, при экстракции клеток в присутствии защищающей их сахаровы, можно выявить еще более сложную сеть ([65[, рис, 3.3).
В такой сети нити расположены столь густо и имеют порой столь маленький диаметр, что различить их на обычных тонких срезах клетки не удается. Наконец, совсем уже сложная картина, включающая тончайшие, изменчивые микротрабекулы, связанные как с филаментами основных типов, так и с внутриклеточными органеллами, наблюдается тогда, когда толстые срезы интактных клеток или прямо целые клетки, выращенные на подложках для электронной микроскопии, исследуются с помощью высоковольт- 3.
Архытектуро Читоелееета Рнс 3.3. Микрофотография питоскелегноа сети фибробласта (просвечивающая электронная микроскопия). ных электронов. Увеличение сложности фибрилляриых структур в результате мер по защите цитоскелета во время приготовления препаратов отражает, возможно, различия в продолжительности нахождения разных белков в составе цитоскелета.
В самом деле, те белки, ко-. торые включаются в цитоскелет на короткое время (но достаточно часто), будут обнаруживаться в препарате лишь с помощью методов, обеспечивающих стабилизацию их связи с цитоскелетом, тогда как в случае значительной экстракции будут выявляться преимущественно те белки, для которых обмен с растворимой фазой клетки происходит редко, 3.4. Мышцы Мышцы построены из мезенхимальных клеток, специализирующихся на сокращении. Структурная организация этих клеток определяется типом и силой сокращения, которое они должны осуществлять. Клетки глад- 3 Архитектура цитаекелета ких мышц специализированы лишь немногим более, чем фибробласты, а скелетные поперечнополосатые мышцы состоят из клеток, организованных в высшей степени регулярно.
Весь этот диапазон различий является очень древним: и гладкие, и поперечнополосатые мышцы имеются у всех животных вплоть до Сое!еп1ега1а. Гладкомышечные клетки, в наибольшей степени сходные по своему строению с фибробластами, представляют собой длинные тонкие веретенообразные клетки с одним, центрально расположенным ядром. Непосредственно у их клеточной мембраны расположены многочисленные плотные тельца, с помощью которых гладкомышечиая клетка прикрепляется к другим гладкомышечным клеткам и внеклеточному матриксу. Эти плотные тельца богаты винкулином и служат местом прикрепления многих микрофиламентов и некоторых промежуточных филаментов. Пучки микрофиламентов располагаются в клетке крест-накрест; когда клетка находится в состоянии расслабления, они обладают двойным лучепреломлением, а при сокращении они образуют уже не столь правильно организованную сеть и двойное лучепреломление исчезает (рис.
3.4). Гладкомышечная клетка не обладает ярко выраженной системой толстых, миозиновых нитей; сборка толстых нитей в ней регулируется, вероятно, с помощью фосфорилирования легких цепей миозина, осуществляемого специальной киназой [42]. В гладкомышечных клетках взрослых особей имеются микротрубочки. Еще более выражена система микротрубочек в культивируемых гладкомышечных клетках: она сходна по своей организации с системой микротрубочек в фибробластах и состоит из длинных извитых нитей, радиально расходящихся из центральной части клетки [66].
Различия в строении фибробластов и гладкомышечных клеток обусловлены биохимической дифференцировкой клеток. Так, гладкомышечные клеткиотличаются от фибробластов набором имеющихся у них нзоформ актина. Существуют также специфичные для гладкомышечных клеток изоформы тяжелых и легких цепей миозина [67]; Весьма интересным примером биохимической гетерогенности самих гладкомышечных кле- 8.
Ареитекуара циуоееелета Актин -""" Б вики ппомвм утони им Еипв монов Е-е- Миотин у Винкупин вт «.Акптнин Рис. 3.4 ляются различия в белках их промежуточных фи- ТОК ЯВЛЯ ламентов: гладкомышечные клетки мо у фнламенты десминового типа (аналогично поперечнопо- ышцам) или виментинового типа, или одновременно обоих типов, Такая двойственная р эксп ессия белков наблюдается как в первичной культуре клеток, '1п, во взрослой особи, Степень гетерогенности так и 1п з1' и, во взро филаментов экспрессируемых белков промежуточных ф у ладкомышечных клеток взрослой особи неоди- е ого белка оп енакова; возможно, что тип экспрессируем г р деляется отчасти тем, в какои мере д анная клетка вовлечена в процесс сокращения [681.
3 начитель но больше известно о цитоскелетной орга- : се ечной и скелетннзации поперечнополосатых мышц: сердечно ных. Эти мышцы сходны с гладкими в том, что большая часть их внутриклеточного пространства занята микроф нт мн и соответствующими вспомогательными с м а ного структурами и что значительную долю их у м р 8, Аркитеатрра цитоекекета 49 клеточного белка составляют сократнтельные белки. И сердечная, н скелетные мышцы отличаются, однако, от гладких мышц более высоким уровнем организации.
Тонкие нити располагаются в ннх координированно, «в фазе» друг с другом, области расположения тонких нитей перемежаются областями, занятыми толстыми, миозиновыми нитями. Тонкие нити оканчиваются на злектроноплотных структурах, называемых Е-линиямн (Е-дисками), а центры толстых нитей образуют линии М. Участок мышцы между двумя соседними Е-линиямн носит название саркомера. Клетки сердечной мышцы, как и гладкомышечные клетки, имеют одно ядро. Их микрофнламенты располагаются, однако, более упорядоченно, чем в гладких мышцах, хотя н не с такой высокой степенью регулярности, какая свойственна скелетным мышцам [69] (рис.
3.4). Упорядоченность проявляется уже на внутренней поверхности клеточной мембраны, Кортнкальная сеть сердечномышечной клетки содержит б-спектрин и вннкулнн, располагающиеся рядами — по наружной кромке Е-линни [70, 71[. Ряды расположенных таким образом белков называются костамерами и образуют как бы ребра жесткости вокруг мнофибриллы. Расстояние между костамерамн изменяется вместе с длиной саркомеров во время сокращения, Еще одна высокоорганизованная структура на поверхности сердечных клеток — зто вставочный диск, локалнзующийся в месте соединения клетки со следующей.
При переходе от одной клетки к другой не происходит нарушения периодичности расположения саркомеров в миофнбрнлле: Е-линия заменяется двумя клеточными мембранами. Вставочный диск содержит а-актинин, актнн и винкулнн, вокруг которых концентрируется десмин [72[. Миофибрнллы, образующие сердечную мышцу, ветвятся; каждая мышечная клетка контактирует через вставочные диски с несколькими клетками.
Мнофнбрнлла представляет собой ряд последовательно расположенных саркомеров. В Е-линиях центральные области содержат а-актинин н актнн, зтн области окружены десминовыми фнламентамн. Отходящие от Х-дисков тонкие нити состоят из сердечномышечного а-актива и покрыты сер- 8. Архитектура Читоекехета дечномышечными формами тропонииа и тропомиозина.
Длина тонких нитей неодинакова, разница может достигать 0,6 мкм [69]. Тонкие нити перекрываются с толстыми, миозиновыми нитями, центры которых располагаются на линии М. Таким образом, ббльшая часть внутреннего пространства сердечной клетки заполнена сетью актиновых и миозиновых филаментов; пространственная организация этой сети обеспечивает равномерное распределение натяжения между соседними клетками. Десминовые филаменты, присутствующие в сердечной мышце в заметном количестве, играют в ней такую же роль, как и в гладкомышечных клетках (тех, которые содержат много десмина): они, по-видимому, удерживают каким-то образом мышечные клетки друг возле друга, противодействуя натяжению, создаваемому самими этими клетками.
Из трех типов мышц скелетные поперечнополосатые мышцы обладают наивысшей степенью пространственной организации (рис. 3.4), Эта организация проявляется уже на клеточной поверхности: как и у клеток сердца, на внутренней поверхности мембраны скелетномышечных клеток имеются костамеры. Костамеры скелетных мышц содержат у-актин, спектрин, белки промежуточных филаментов и винкулин; подобно костамерам сердечной мышцы, они располагаются вдоль Е-линий, сближаясь или удаляясь друг от друга при изменении длины миофибриллы [73, 74]. Отходящие от клеточной поверхности десминовые филаменты располагаются по краям Х-дисков и, по-видимому, связывают их с прилегающей сарколеммой.
Десминовые филаменты лишь окружают центральные области Х-дисков, но не проникают в них. В состав центральных областей входит, как и в сердечной мышце, а-актинии, актин и, кроме того, Х-белок. На периферии Х-дисков присутствуют, помимо десмина, один из ассоциированных с промежуточными филаментами белков синемин, актин-связывающий белок филамин и небольшое количество спектрина [75, 76]. От Х-линий под углом 90' отходят тонкие нити, образующие полосу 1, они состоят из а-витина, скелетномышечных форм тропонинов Т, С и 1 и тропомиозина. Часть полосы 1 занимает линия 1ч, со- 3, Архитектура цитоекееета 51 держащая небулин — очень большой миофибриллярный белок с мол.
массой -500 кДа [77]. С тонкими нитями перекрываются толстые, миозиновые нити, содержащие тяжелые и легкие цепи миозина и С-белок с мол. массой 140 кДа. Кроме связывания с миозином С-белок способен к чувствительному к кальцию связыванию с полосой 1. Существует несколько изоформ С-белка. Разные формы найдены в большой грудной мышце и в широчайшей мышце спины [78]. Таким образом, как и с тяжелой цепью миозина, наблюдается специфичность изоформ С-белка по отношению к мышечным волокнам с разными физиологическими характеристиками. Гетерогенность по С-белку может, впрочем, обнаруживаться и в одном и том же волокне, и даже в пределах одного саркомера.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
