Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 318
Текст из файла (страница 318)
лам миозина, делая стресс фибриллы сократительными (рнс. (6.49). Благодаря различным расстояниям между актиновыми филаментами, пучки, образованные фимбрином, автоматически исклк>чают взаимодействие а актинина с филаментами, и наоборот. Таким образом, два типа образующих пучки белков взаимно исключают друг друга. 44,. Часуз) (тд Внут()енняя рртз)нззйй(((4(т тгДЕУК)4 . плотный параллельный пучок гепвобразная сеть сократительный пучок 100 нм Рнс. 16.47. Антиповые структуры клетки На примере ползущего по чашке Петри фибробласта показаны три области с разной упаковкой антиповых филаментов.
Антиповые филаменты показаны красным, стрелки указывают в сюрону минус-конца. Стресс-фибриллы способны сокращаться и прилагать силу. Филоподии — это заостренные выросты плазматической мембраны, позволяющие клетке исследовать окружающую среду. Кортекс подстилает плазматическую мембрану. опектрин (твтрамвр) ((66ЭЗВ ИВИИ))((((фй Фимбрин (мономер! а-актинии (димвр) р) 50 нм Рис. 16 48.
Влодульные структуры четырех сшивающих актив белков. Все показанные белки несут по два сходных по последовательности сайта связывания с антиповыми филаментами (красные]. Фимбрин несет два напрямую взаимодействующих сайта, поэтому он удерживает одинаково поляризованные антиповые филаменты (см, рис. 16.49, а) очень близко друг к другу (на расстоянии 14 нм). Сайты связывания а-актинина разделены спейсерным участком длиной около 30 нм, поэтому он образует более свободные пучки [см. рис.
16.49, а). Филамин несет два филамент-связывающих сайта, соединенных У-образным спейсером, поэтому он объединяет антиповые филаменты в сети, в которых филаменты располагаются почти под прямым углом друг к дру~у (см. рис. 16.51). Спектрин — зто тетрамер, состоящий из двух а- и двух ()-субъединиц и несущий два сайта связывания филаментов на расстоянии около 200 нм друг от друга (см. рис.
10.41). , 1М. 11аК Кяатин рат))ЛИщ)д!т Сиойк(нтвеиадатНЫВ грИ))да)аНПИ 1М5 зктнновью филзмвйты и а зктинин зкгиновые филзменты и Фимбрин в) сгг)4затизвайзхгй:пуча)г бв)3ФЯви!ь)Фй.пучг)к свободнвя упвковкв гюзволяет миозину П проникать в пучок плотная упаковка нв позволяет миозину П проникнуть в пучок Рис. 1649. Образование двух типов пучков вктиновьм филвментов. а) а-зктинин, представляющий собой гомодимер, сшивает зктиновые филзменты в свободные пучки, позволяющие двигательному белку миозину П )не показан) учзспювзть в сборке.
Фимбрин объединяет зктиновые филзменты в плотные пучки, исключающие миозин. Зз счет различного расстояния между филзментзми в пучке фимбрин и а-актинии исключают друг друга. б) Электронная микрофотография очищенных молекул а-зктининз. (б, с любезного разрешения )оьп Неозес) Виллгзн также способствует образованию пучков актиновых филаментов и, как и фимбрин, несет в своей полипептидной цепи два близкорасположенных сайта связывания филаментов. Виллин (вместе с фимбриноз!) способствует поперечной сшивке от 20 до 30 актиновых филаментов микроворсинок — похожих на пальцы выростов плазматической мембраны на поверхности многих эпителиальных клеток (рис.
16.50). Например, единственная всасывающая эпителиальная клетка тонкого кишечника человека несет на апикальной поверхности несколько тысяч микроворсинок. Их ширина составляет около 0,08 мкм, а длина -- около 1 мкм, что увеличивает площадь всасывающей поверхности клетки примерно в 20 раз. При введении ) $46 часть зтг, Внутренняя органиэация клетки аморфный, интенсивно -" окрашивающийся участок плюс-конец актинового фипамента икроворсинка плазматическая мембрана учок актиноеых филаментов патвральный ' мостик (миозин 1, кальмодулин) лазматическая мембрана поперечная , сшивка (виплин, фимбрин) ерминапьная еть 1 мкм а) в) Рис. 16.50.
Микроворсинка. а) Пучок параллельных актиновых филаментов, поперечно сшитых белками виллином и фимбринам, образует сердцевину микроворсинки. Латеральные мостики (состоящие из миозина 1 и Са'-саязывающего белка кальмодулина) соединяют боковую поверхность антиповых филаментов с окружающей пучок плазматической мембраной. Плюс-концы филаментов расположены в кончике микроворсинки, где они погружены в аморфное, интенсивно скрещивающееся вещество неизвестного состава. 6) Полученная методом замораживания-скалывания электронная микрофотография апикальной поверхности эпителиальных клеток кишечника и микроворсинок.
Антиповые пучки ми яро ворсинки продолжаются в клетку, где онн встроены в терминальную сеть и связаны друг с дзугом посредством нескольких белков, включая спектрин и миозин й. Под терминальной сетью лежит слой промежуточных филаментов. е) Электронная микрофотография тонкого среза микро ворсинок. (б, с любезного разрешения! оьп Неизег; е, из Р Т, Матщда(га апг) О. й.
Вцгйеея Со105рппд НогЬ, 5утр. Окоп(. Вю!. 46: 845-854, 1985. С любезного разрешения СоЫ 5рппй НагЬог саЬогатогу Ргезт.) виллина в культуру фибробластов, которые в норме его не содержат и несут лишь несколько небольших микроворсинок, существующие микроворсинки значительно удлинякттся и стабилизируются, а также появляются новые. Состоящая из актиновых филаментов сердцевина микроворсинок прикрепляется к плазматической мембране посредством латеральных сшивок, образованных миозином! (см. ниже), который на одном конце несет сайт связывания филаментпого актина, а на другом — сайт связывания липидов. По видимому, этих двух типов сшивая>щих белков, один изкоторых связывает актиновые филаменты друг с другом, а второй прикрепляет эти филаменты к мембране, достаточно для образования в клетке микроворсинок.
У мышей, у которых нарушен ген виллина, формируются морфологически нор мэльные кишечные микроворсинки, т.е. функция виллина выполняется другими белками. Однако перестройка кишечных микроворсинок в ответ на стресс или голодание у таких мышей нарушена. 16.2. как ютепсирегуяирувм сваиципзсквпвтиыефияамеийя 1547 1б.2Л 3. Филамин и слектрин образуют сети актиноаых филаментоа У описанных выше образующих пучки белков домены связывания актиновых филаментов соединены прямыми, жесткими спейсерными участками, и они объединяют филаменты в параллельные структуры.
С другой стороны, сшивающие актин белки, обладающие гибкими или жесткими, но изогнутыми спейсерами между филамент связывающими доменами, образуют актиновые сети или гели, но не пучки. Любой сшивающий белок, у которого актин связываюгцие домены соединены длинным изогнутым мостиком, способен обра.ювывать трехмерные актиновые гели. Филалгин (см. рис. 16.48) способствует образованию свободных и очень вязких гелей, соединяя актиновые филаменты почти под прямым углом (рис. 16.51).
Актиновые гели необходимы клеткам для образования тонких и плоских мембранных выростов — ламеллоподий, которые позволяют им ползать по твердым поверхно стям. В некоторых раковых клетках, особенно в злокачественных меланомах (раках пигментных клеток), филамин отсутствует. Эти клетки не способны нормально передвигаться, и поэтому они образуют неупорядоченные мембранные пузырьки (рнс. 16.62).
Потеря филамина — это плохо для клеток меланомы, но хорошо для пациента; благодаря неспособности клеток ползать, неэкспрессирующие филамин клетки меланомы менее инвазивны, чем те же клетки, сохранившие синтез филамина, что в результате снижает вероятность метастазирования. димер филамина Рис. 15.51. Филамин сшивает антиновые филаменты в трехмернуто сеть, обладающую физическими свойствами геля, а) Длина гомодиме ра филамина составляет около 1бо нм. Гомодимер образует гибкую связь между расположенными почти под прямым углом актиновыми филаментамн.
б) Набор акти новых филаментов, сшитых филамином, образует механически прочную сеть или гель. Другим хорошо изученным гелеобразуюшим белком является спектрин, кото рый впервые обнаружен в эритроцитах. Гпектрин — это длинный, гибкий белок, состоящий из чепарех удлиненных полипептидных цепей (двух а-субъединиц и двух )3 субъединиц), расположенных таким образом, что сайты связывания актиновых филаментов разнесены на расстояние около 200 нм (для фимбрина это расстояние составляет 14 нм, для а-актинина -- около 30 нм, см. рис. 16.48).
В эритроцитах а) 10 мкм рис. 16.52. Потеря филамина приводит к неправильной подвижности клеток. о) Группа клеток мела- номы с патологически пониженным содержанием филамина. Зги клетки не способны образовывать нормальные ламеллоподии и покрыты мембранными «пузырьками». В результате они малоподвижны и почти не метастззируют. 6) Те же клетки мелзномы, в которых искусственно восстановили экспрессию филамина. Клетки теперь образуют нормальные ламеллоподии и способны метастазировать. Это один из многочисленных примеров того, кзк присутствие или отсугствие одного структурного белка резко изменяет морфологию и подвижность клеток, (из с.
сипп~пвьагп ег з)., 1 се!г Вюг. 136; 845-857, 1997. С любезного разрешения издательства Тье яос)гегебег Ппыепйту Ргеек) спектрин концентрируется под плазматической мембраной, где он образует двух мерную сеть, удерживаемую короткими актиновыми филаментами. Спектрин несет сайты связывания периферических мембранных белков, располагающихся вблизи плазматической мембраны за счет связи с интегральными белками (см. рис. ) ОА)), и связывает актиновую сеть с липидным бислоем. Образующаяся структура создает жесткий клеточный кортекс, механически поддерживающий надлежащую плазматическую мембрану. Благодаря зтому кортексу зритроциты способны восстанавли вать свою исходную форму после прохождения через узкие капилляры.
Близкие родственники спектрина содержатся в кортексе почти всех типов зукариотических клеток, где они также придают форму и жесткость поверхностной мембране. 1б.2.14. Элементы цитоскелета образуют множество связей смембраной Акпгновые цитоскелетные структуры изменяют форму плазматической мембраны и делакп ее более жесткой. Мы уже рассмотрели два примера: спектрин актиновую сеть, полстнлающую плазматические мембраны, и виллин актиновые пучки микро- ворсинок, увеличивающие площадь поверхности всасывания зпителиальных клеток. Чтобы эти структуры были зффективны, необходимы специфические связи между сетью актиновых филаментов и белками или липндами плазматической мембраны. Связи между кортикальным актиновым цитоскелетом и плазматической мембраной понятны не до конца.
Распространенное семейство близкородственных внутриклеточных белков — семейство Е)сМ (названное в честь первых трех его представителей — ззрина, радиксина и моезина) включает в себя белки, необходимые для поддержания полярности клеток и участвующие в экзоцитозе и зндоцитозе. С-концевой домен белка ЕКМ напрямую связывается с Гвковой поверхностьк> актиновых филаментов. М концевой домен связывается с цитоплазматической поверхностью одного или нескольких гликопротеипов, например.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
