Biokhimia_T3_Strayer_L_1984 (1123304), страница 73
Текст из файла (страница 73)
Судя по даннымэлектронной микроскопии, цитохалазиноказывает влияние на микрофиламенты, таккак они исчезают в клетках, обработанныхэтим алкалоидом. Оказалось, что цитохалазин препятствует сборке актиновых нитей,специфически взаимодействуя с одним изконцов нити. Этот ингибиторный эффектцитохалазина свидетельствует о динамичности структуры микрофиламентов.Значение постоянно идущих процессовсборки и дезагрегации микрофиламентовдля клеточного движения было выявленотакже при изучении механизма действияфаллоидина.
Этот токсический агент присутствует в ядовитом грибе Amanita phalloides,содержащем также α-аманитин - ингибитор276Часть V.Молекулярная физиологияРНК-полимеразы (разд. 29.18). Подобно цитохалазину, фаллоидин блокирует те формыподвижности, в которых участвуют микрофиламенты.Фаллоидин присоединяетсяк единицам актина в микрофиламентахи тем самым препятствует его деполяризации. Таким образом, фаллоидин как бы запирает микрофиламенты.34.17. Микротрубочки участвуютв различных видах клеточной подвижностии частично формируют цитоскелетДо сих пор мы рассматривали роль микрофиламентов в различных видах клеточнойподвижности.
Обратимся теперь к другомуклассу волокнистых элементов, а именнок микротрубочкам, которые имеются практически во всех эукариотических клеткахи участвуют как в поддержании архитектуры клетки, так и в сократительной активности(рис. 34.29).Микротрубочкипредставляют собой полые цилиндрическиеструктуры, образованные из двух сходных(массой по 55 кДа) типов субъединиц - αи β-тубулина. Наружный диаметр микротрубочек составляет около 240 А, и этим оничетко отличаются от микрофиламентов(диаметром 70 А) и от промежуточных филаментов (структур диаметром 100 А, выполняющих роль связывающих элементов).Жесткая стенка микротрубочек образованаиз спирально уложенных, чередующихсяРис.
34.28.Предполагаемоерасположение миозина и актина в микроворсинках щеточной каемки кишок. [Mooseker M. S., Tilney L.G., J. CellBiol., 67, 725(1975).]Рис. 34.29.Иммунофлуоресцентная микрофотография,демонстрирующая распределение микротрубочек в фибробласте. (Печатается с любезного разрешенияд-ра Klaus Weber.)щественное значение для расхождения хромосом. Колхицин ингибирует также направленное движение разного рода частицв клетках, что лежит в основе торможенияпроцессов их секреции. На протяжении нескольких веков колхицин используют длялечения острых приступов подагры.α- и β-тубулиновых субъединиц (рис. 34.30).Повторяющейсяединицейструктурыявляется αβ-димер, и в целом структураобразована из 13 протофиламентов, идущихпараллельно длинной оси микротрубочки.Сборка и дезагрегация микротрубочекпроисходят с противоположных концов.
Алкалоид из осенних крокусов колхицин блокирует сборку и тем самым тормозит клеточные процессы, протекающие с участиеммикротрубочек. Например, колхицин останавливает клеточное деление на стадии метафазы, так как микротрубочки имеют су-34.18. Биение ресничек и движение жгутиковобусловлено скольжением микротрубочек,индуцированным динеиномМикротрубочки являются основными компонентами ресничек и жгутиков у эукариот.Эти органеллы имеются во многих клетках.Подвижные реснички, подобно веслам, вызывают ток жидкости параллельно поверхности клетки.
Так, координированное движение ресничек, выстилающих дыхательныепути, способствует удалению чужеродныхчастиц. Жгутики необходимы для продвижения свободных клеток, таких, как спермииили простейшие. Как показали электронномикроскопические исследования, структураресничек и жгутиков практически у всех эукариот в основе своей одинакова. Это пучокволокон, называемый аксонемой, которыйокружен мембраной, составляющей продолжение плазматической мембраны. Волокнав аксонеме - это микротрубочки.
По перифе34. Мышечное сокращениеи подвижность клеток277Рис. 34.30.Спиральное расположение тубулиновых субъединиц в микротрубочке. А - схематическое изображение поперечногосреза; видно, что микротрубочка образована 13 протофиламентами. Б - поверхностная решетка из α- и β-субъединиц.[Snyder J. A., McIntosh J. R.,Ann. Rev.
Biochem., 45, 706(1976).]Рис. 34.31.Электронная микрофотография поперечного среза аксонемы жгутика. Девять наружных двойных микротрубочек окружают две одинарные.(Печатается с любезного разрешения д-ра Joel Rosenbaum.)278Часть V.Молекулярная физиологиярии расположены девять двойных микротрубочек, в центре - две одинарные микротрубочки (рис. 34.31). Такой часто встречающийся структурный мотив известен какрасположение 9 + 2. Диаметр двух центральных микротрубочек равен 240 А. Каждая из девяти периферических пар на поперечном срезе имеет вид цифры 8 и размер370 х 250 А (рис.
34.32). Одна из микротрубочек в паре - субфибрилла А - меньше поразмеру и присоединяется к центральнойкапсуле реснички с помощью радиальногомостика. От каждой субфибриллы А отходят две ручки. В отдельной ресничке все ручки направлены в одну сторону. Обработкаресничек детергентом и далее раствором солей высокой концентрации приводит к удалению наружной мембраны и солюбилизацииАТРазы,называемойдинеином.В результате этой обработки расположенные на периферии волокна сохраняютсвою цилиндрическую попарную организацию, но утрачивают ручки. При добавлениидинеина в соответствующей ионной средеручки восстанавливаются. Следовательно,состоящие из динеина ручки субфибриллыА обладают АТРазной активностью.Каким образом расщепление АТР динеином вызывает движение ресничек и жгутиков? Как показали Питер Сатир и Ян Гиббонс (Peter Satir, Jan Gibbons), периферические двойные микротрубочкиаксонемыскользят относительно друг друга и темсамым вызывают изгиб реснички.
Самоскольжение обусловлено образованием динеиновых поперечных мостиков. По-видимому, динеиновые ручки одной пары микротрубочек по мере гидролиза АТР продвигаются вдоль прилегающей пары совершенно аналогично тому, как в скелетной мышцемиозиновые поперечные мостики движутсявдоль актиновой нити. В интактной ресничке радиальные мостики противодействуютскольжению, и благодаря им происходит несокращение реснички, а локальный изгиб.При обследовании группы больных хроническими легочными заболеваниями былиобнаружены аксонемы, лишенные динеина.В этом случае, как показал Бьёрн Афзелиус(Bjorn Afzelius), реснички эпителия дыхательных путей оказались неподвижными.Более того, мужчины с этим генетическимдефектом были стерильны вследствие неподвижности их сперматозоидов.
В другом,недавно обнаруженном случае неподвижность ресничек и жгутиков оказалась обусловленной дефектом радиальных мостиков.Рис. 34.32. Схематическое изображениеструктуры аксонемы.Эти клинические наблюдения подтверждают существующие представления о механизме движения рассматриваемых органелл.редине между двумя Z-пластинками этонаправление меняется на противоположное.Циклическое образование и диссоциациякомплексов между миозиновыми поперечными мостиками, выступающими изтолстых нитей, и единицами актина тонкихнитей происходят за счет энергии АТР;ЗаключениеПоперечнополосатая мышца позвоночныхсостоит из белковых нитей двух типов, которые взаимодействуют друг с другом.Толстые нити содержат миозин, а тонкие - актин, тропомиозин и тропонин. Гидролиз АТР актомиозином вызывает скольжение указанных нитей относительно другдруга.
Миозин представляет собой оченьбольшой по массе белок (500 кДа), состоящий из двух основных цепей и четырех легких цепей. Конформация основных цепейтакова, что они содержат две глобулярныеобласти (головки S1) и присоединенныйк ним длинный α-спирализованный стержень. Головки S1 и часть стержня образуютпоперечные мостики, которые взаимодействуют с актином, генерируя силу сокращения.
Остальная часть молекулы миозинасоздает скелет толстой нити. Актин - основной компонент тонких нитей - представляетсобой глобулярный белок (42 кДа), которыйполимеризуется с образованием нитей диаметром 70 А. Толстые и тонкие нити определенным образом направлены, причем посе-Рис. 34.33.Динеиновые ручки расположены вдоль микротрубочекс правильной периодичностью.Электронные микрофотографии интактной аксонемы (А)и микротрубочки, реконструированной из тубулина и динеина(Б).[Haimo L. Т.,Telzer В.
R.,Rosenbaum J. L.,Ргос Nat. Acad. Sci., 76, 5760(1979).]34. Мышечное сокращениеи подвижность клеток279Рис. 34.34.Внутренняя поверхность плазматической мембраны фибробласта под электронным микроскопом. Ясно видны нитиактина (декорированные S1-головками миозина) и окаймленные ямки на мембране.(Печатается с любезного разрешения д-ра John Heuser.)образование комплексов ведет к уменьшению расстояния между Z-пластинками. «Рабочим ходом» является поворот S1-головкимиозина, находящейся в комплексе с актином. В генерировании силы сокращенияважную роль играют шарнирные соединения между доменами миозина. Мышечное2+сокращение регулируется Са , причем эф2+фект Са опосредован тропонином и тропомиозином. При низкой концентрацииСа2+ эти белки ингибируют взаимодействиеактина и миозина.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
