Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 317
Текст из файла (страница 317)
Однако возможно, что в типичных клетках минус концы филаментов отходят от комплексов АКР и становятся свободными. некапированные фипаменты: рост на плюс- и минус-концах л Ь я и па на ом кзпированные фипаменты: рост только на минус-конце лк йу Я я — концентрация мономеров ЯЯ аж Рис. 1Б.43. Кэпирование филаментов и его влияние на филаментную динамику. Некзпированные филаменты теряют и присоединяют субъединицы как на минус-, так и на плюс-конце, что приводит к быпрому укорочению или репу, в зависимопи ат концентрации свободных мономеров )зеленая линия).
В присутствии белка, кэпирующего плюс-конец )красная линия), талька минус-конец способен присоединять или терять субъединицы; в результате рост филаментов при любой концентрации мономеров, превышающей критическую, будет замедлен, при этом укорочение при любой меньшей, чем критическая, концентрации маномерав также будет протекать медленнее. Более того, критическая концентрация приближается к критической концентрации для минус-конца. В мышечных клетках, где актиновые филаменты особенно долго живут, филаменты кэпируются с обоих концов: на плюс конце — белком СарУ, а на минус конце — тропомодулгтном. Тропомодулин связывает минус концы только тех актиновых фнламентов, которые уже покрыты тропомиозином и, следовательно, уже в некоторой степени стабилизированы.
Конец микротрубочки с тринадцатью протофиламентами, образующими коль цо (см. рис. 16.11), представляет собой более крупную и сложнукз структуру, чем конец актинового филамента, и предоставляет больше возможностей для действия дополнительных белков. Мы уже обсудили важный кэпирующий белок микротрубо чек — кольцевой комплекс у-тубулина (у ТпКС), который обеспечивает нуклеацию роста микротрубочек в центре организации и кэпирует их минус.
концы. Другим 16.2.как клетки регулируют свои цитоскелетные филаиенты 1541 Во многих клетках минус копны микротру~ючек стабилизированы за счет связывания с центросомой, а в свободном состоянии служат сайтами деполимсризации. Плкзс концы, с другой стороны, аффективно исследуют пространство клетки.
Ас. социированные с микротрубочками белки, носящие название белков плюс конг(ов 7кикротргубочек (Р!изеггй Тггтскгпд Ргогетги, +Т!Р), накапливая>тся на таких активных концах и путешествуют по клетке на быстрорастущих микротруСючках, диссоциируя от них, когда микротрубочки начинают укорачиваться (рис. 16.4,7).
Некоторые +Т!Р, например, упомянутые выше родственные кинезину ката строфины и ХМАР215, регулируют рост и укорочение концов связанных с ними микротрубочек. Другие контролируктт расположение микротрубочек за счет захвата и стабилизации растугцего конца микротрубочки в месте локализации спег1ифнческих белков мишеней клеточно~о кортекса. Например, ЕВ1, белок +Т1Р, присутствующий как у лрожжей, так и у людей, необходим для правильного расположения дрожжевого митотического веретена деления.
Он направляет растущие плюс концы микргл рубочек в определенную область докинга в дрожжевой почке и заякоривает их там. 5 мкм Рис. 15.45. Белки+у(Р, обнаруживаемые на плюс-концах микротрубочек. а) В растущей в культуре ткани эпител иальной клетки у каждой ми крот рубочк и (зеленые) на удл ни яющемся плюс-конце располагается +ТГР-белок ЕВ1 (красный).
б) В палочковидньж делящихся дрожжах 5сьягозоссьоготусез ротье плюс- концы микротруб очек (зеленые) связаны с гомологом ЕВ1 (кросный) в полюсах клетки. (а, из А. А(гнтапоча апг( С. С. Ноовепгааб, Сит Оргл, Сей Вюг 17: 47-54. 2005. С любезного разрешения издательства ПзеМег; б, с любезного разрешения Кеп 5асып.) 16.2.1О. В клетках филаваемты о6ъедиилкутсл в структурна 6олее ВгисОкОТО лорйдка До гих пор мы описывали, как клетки используют дополнительные белки для регуляции локализации н динамического поведения цитоскелетных филаментов. Эти белки могут нуклеировать сборку филаментов, связываться с концами или вдоль фнламентов или взаимодействовать со свободными субъединицами.
Но для того чтобы цитоскелетные филаменты формировали внутриклеточный кар. 1542 Часть 1Ч. Внутренняя организация клетки кас, придающий клетке механическую целостность и форму, отдельные филаменты должны объединяться и прикрепляться друг к другу с образованием структур более высокого порядка. Центросома — это один пример таких цитоскелетных структур; помимо нуклеации роста микротрубочек, она удерживает их в строго определенной геометрии: минус-концы прикреплены к центросоме, а плюс-концы направлены в цитозоль. Таким образом, центросома обеспечивает астральную структуру микро- трубочек, способную найти центр клетки (см. рис.
16.32). Другим механизмом объединения филаментов в более крупные структуры является их поперечная сшивка. Как описывалось ранее, некоторые МАР могут связывать микротрубочки в пучки: они несут два домена — один связывается сбоку микро- трубочки, а второй направлен наружу и контактирует с другими покрьггыми МАР микротрубочками. В актиновом цитоскелете стабилизация и поперечная сшивка выполняются разными белками. Тропомиозин связывается вдоль актиновых филаментов, но у него отсутствует выступающий домен. Как мы вскоре увидим, поперечная сшивка филаментов опосредуется второй группой актин-связывающих белков, выполняющих одну эту функцию. Промежуточные филаменты объединяются за счет латеральной самосборки волокон и поперечных свинок дополнительными белками.
16.2.11. Для образования прочных структур промежуточные филаменты поперечно сшиваются и формируют пучки Отдельные промежуточные филаменты образуются как длинный пучок тетрамерных субъединиц (см. рис. 16. 19). Многие промежуточные филаменты затем связываются друг с другом; например, нейрофиламентные белки 1>1Г-М и ХГ-Н (см. таблицу 16.1, стр. 1511) несут С-концевой домен, выступающий с поверхности собранного промежуточного филамента и связывающий соседний филамент. Таким образом, группы нейрофиламентов образуют жесткие параллельные структуры, удерживаемые многочисленными латеральными контактами и придающие длинным отросткам нервных клеток прочность и устойчивость (см.
рис, 1б.22). Другие типы пучков промежуточных филаментов удерживаются дополнительными белками, например, филаггрином, который связывает кератиновые филаменты в дифференцирующихся клетках эпидермиса для придания внешним слоям кожи характерной прочности. Особенно интересен белок поперечных сшивок плектин. Помимо связывания промежуточных филаментов в пучки, он присоединяет их к микротрубочкам, пучкам актиновых филаментов и волокнам двигательного белка миозина П (см.
ниже), а также способствует прикреплению пучков промежуточных филаментов к адгезионным структурам плазматической мембраны (рис. 16.46). Мутации гена плектина приводят к тяжелому заболеванию человека, объединяющему в себе буллезный эпидермолиз (вызываемый дефектами кератиновых филаментов кожи), мышечную дистрофию (вызываемую нарушением десминовых филаментов) инейродегенерацию (вызываемую нарушением нейрофиламентов). Мыши, у которых отсутствует функциональный ген плектина, погибают через несколько дней после рождения. У них наблюдается покрытая волдырями кожа и патологическое развитие сердечной и скелетных мышц.
Таким образом, несмотря на то что для начального формирования и сборки промежуточных филаментов плектин не нужен, опосредуемая им поперечная сшивка филаментов необходима для придания клеткам жесткости, требующейся для противостояния механическим аспектам позвоночной жизни. 1(гкд. ((ВК КЛЕТКИ РВГУПИРУ(ВЭ СВОМ ЦмгтОСКВПВтйЫВ фИЛВтаавйтза .
)543 0.5 мкм Рис. 16г46. Поперечная сшивка раэличиык цитоскелетнык филаментов плектином. Здесь плектин (зеленью) соединяет промежуючные филаменты (голубые) и микротрубочки (красные) На данной электронной микрофотографии точки (желгпые) — это золотые частицы, связанные с антителами к плектину. чтобы эти белки были видны, сеть актиновых филаментов полностью удалили, (иэ т. м. 5уямпа апб б. б Вопзу, 1 Сея Вю! 135: 991-1007, 1996. С любезного разрешения издательства Тпе Яос)гете)(ег цпюегпту Ргезз.) Актиновые филаменты в животных клетках образуют два типа структур: пучки и гелеподобные сети (рнс. (6.47). Как описано ранее, эти структуры ини цинруются различными нуклеируюцгими белками: длинные прямые филаменты, образуемые форминами, объединяются в пучки, а комплекс АКР создает сети.
Белки поперечной сшивки актиновых филаментов, способствующие стабилизации и поддержанию этих структур. делятся на два класса: белки. образуюи4ис пучки, и гелеобриэующие белки. Первые поперечно сшивают актиновые филаменты в па раллельную структуру, а вторые удерживают два актиновых филамента под углом по отношению друг к другу, формируя более свободную сеть, Оба типа сшивающих белков обычно несут два одинаковых сайта связывания актиновых фи.таментов, которые могут быть частями единой полипептидной цепи или принадлежать разным цепям, удерживаемым вместе в димере (рис. 16.48).
Расстояние между этими сайтами и их локализация определяют тип актгпювой структуры, образованной данным сшивающим белком. Различные типы образующих пучки белков также определяют, какие еще молекулы могут взаимодействовать с актиновым филаментом. Миозин 11 (см. ниже) — это двигательный белок стрес с фибрилл и других сократительных струк тур, обеспечивающий их сокращение.
Очень плотная упаковка актиновых фила ментов, опосредуемая небольшим мономерным белком фимбрином, по-видимому, исключает миозин, и поэтому обраюванные им параллельные актиновые пучки не сокращаются; с другой стороны, более свободная упаковка, обеспечиваемая более крупным димерным белком а актинииолг, позволяет встраиваться молеку.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
