細胞質は、細胞小器官と、水溶液であるサイトゾルに懸濁された細胞骨格と呼ばれるタンパク質足場のフレームワークで構成されています。サイトゾルは、水、イオン、塩、およびさまざまな有機分子の濃厚なブロスです。

タンパク質のフォールディングとミスフォールディング

細胞質は、タンパク質の合成やフォールディングなど、いくつかの細胞プロセスの場所です。サイトゾルの水性はタンパク質のフォールディングを促進し、疎水性アミノ酸の側鎖がタンパク質コアに埋もれ、親水性アミノ酸がサイトゾルに面します。しかし、老化やpH、温度、浸透圧の変化などの細胞ストレスは、タンパク質のミスフォールディングを引き起こす可能性があります。誤って折りたたまれたタンパク質は、細胞質に蓄積して不溶性タンパク質凝集体を形成することがあります。このような凝集体は、アルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患に関与しています。

細胞骨格の組成と機能

真核生物の細胞骨格は、微小管、マイクロフィラメント、中間フィラメントの3種類の糸状タンパク質で構成されています。

フィラメントの中でも最も大きなタイプである微小管は、タンパク質チューブリンで構成されています。これらは、ストランドの末端にチューブリン分子を追加したり、チューブリン分子を除去したりすることで成長または縮小できる動的構造です。それらは細胞に構造安定性を提供し、細胞内のタンパク質、小胞、および特定のオルガネラを輸送するためのトラックとして機能します。さらに、微小管は、染色体を細胞の反対側の端に導くフレームワークを提供することにより、細胞分裂に重要な役割を果たします。

マイクロフィラメント、またはアクチンフィラメントは、アクチンと呼ばれるタンパク質で構成された小さな細胞骨格フィラメントです。アクチンタンパク質は、迅速に組み立てられ、分解されてフィラメントを形成することができます。したがって、アメーバのような単細胞生物の運動性や、白血球の感染部位への移動を可能にします。骨格筋細胞では、アクチンフィラメントがミオシンフィラメントに沿ってスライドして筋収縮を媒介します。

中間フィラメントは、微小管やアクチンフィラメントほど動的ではありません。しかし、他の2種類のフィラメントと同様に、細胞に構造的なサポートを提供します。中間フィラメントは、特定の細胞タイプに基づいて異なるタイプのタンパク質で構成されています。例えば、髪の毛や爪の中間フィラメントにはケラチンが含まれていますが、筋肉細胞では、これらのフィラメントはデスミンでできています。