Przegląd cytoszkieletu

Cytoszkielet to sieć włókien białkowych obecnych w komórce, składająca się z trzech odrębnych włókien ̶ mikrofilamentów, mikrotubul i włókien pośrednich. Każdy z nich ma charakterystyczne cechy, które je wyróżniają, w tym dynamikę ich montażu i demontażu, właściwości mechaniczne, polarność oraz rodzaj związanych z nimi silników molekularnych. Wcześniej uważano, że są one obecne tylko w komórkach eukariotycznych; Jednak ich homologi zostały ostatecznie znalezione w komórkach prokariotycznych. Badania nad bakteryjnymi homologami białek cytoszkieletu stawiają hipotezę, że cytoszkielet pochodzi od bakterii i archeonów.

Pomimo użycia słowa "szkielet", cytoszkielet nie jest stałą strukturą. Jest to dynamiczna i adaptacyjna struktura, która uczestniczy w różnych funkcjach komórkowych. Funkcje te można ogólnie sklasyfikować jako i) Przestrzenna organizacja zawartości komórkowej, ii) Łączenie komórki z jej środowiskiem zewnętrznym zarówno fizycznie, jak i biochemicznie, iii) Generowanie skoordynowanych sił, które pomagają w ruchu komórki i zmianie kształtu komórki. Chociaż włókna te są zorganizowane w sieci, które są odporne na deformację, mogą ulegać szybkiej reorganizacji w odpowiedzi na sygnały lub siły zewnętrzne.

Mikrofilamenty lub aktyna nitkowata (F-aktyna) to prawoskrętne spiralne włókna globularnych monomerów aktyny (G-aktyny). Są to włókna polarne ze względu na szybkość polimeryzacji na obu końcach. Włókna te stale się wydłużają, aby wytworzyć silną, trwałą siłę wymaganą do przeprowadzenia zmian ruchliwości i kształtu komórki. Mikrotubule to puste cylindryczne struktury z trzynastoma protofilamentami zbudowanymi z heterodimerów alfa-beta-tubuliny. Wiadomo, że mikrotubule mają najbardziej złożoną dynamikę montażu i demontażu. W przeciwieństwie do mikrofilamentów, mikrotubule szybko przełączają się między polimeryzacją a depolimeryzacją. Dynamika mikrotubul jest regulowana przez strukturę znaną jako Centra Organizacyjne Mikrotubul (MTOC). Trzeci składnik, włókna pośrednie, to długie białka włókniste złożone z wielu podjednostek powstałych w wyniku wieloetapowych procesów. Włókna te są na ogół strukturami statycznymi, a ich dynamika jest regulowana przez modyfikacje potranslacyjne, takie jak fosforylacja i defosforylacja.