5.17 : Introduction to Cytoskeleton

Обзор цитоскелета

Цитоскелет представляет собой сеть белковых филаментов, присутствующих внутри клетки, имеющих три различных филамента ̶ микрофиламенты, микротрубочки и промежуточные филаменты. Каждый из них имеет характерные особенности, которые отличают их, включая динамику их сборки и разборки, механические свойства, полярность, а также тип молекулярных моторов, связанных с ними. Ранее считалось, что они присутствуют только в эукариотических клетках; Тем не менее, их гомологи в конечном итоге были обнаружены в прокариотических клетках. Исследования бактериальных гомологов белков цитоскелета позволяют предположить, что цитоскелет возник у бактерий и архей.

Несмотря на использование слова «скелет», цитоскелет не является фиксированной структурой. Это динамическая и адаптивная структура, которая участвует в различных клеточных функциях. Эти функции в целом можно классифицировать следующим образом: 1) Пространственная организация клеточного содержимого, 2) Связь клетки с внешней средой как физически, так и биохимически, 3) Генерация скоординированных сил, которые помогают в движении клетки и изменении ее формы. Хотя эти нити организованы в сети, устойчивые к деформации, они могут подвергаться быстрой реорганизации в ответ на внешние сигналы или силы.

Микрофиламенты или филаментный актин (F-актин) представляют собой правосторонние спиральные филаменты мономеров глобулярного актина (G-актина). Это полярные нити из-за скорости полимеризации на обоих концах. Эти филаменты неуклонно удлиняются, создавая сильную устойчивую силу, необходимую для осуществления изменений подвижности и формы клеток. Микротрубочки представляют собой полые цилиндрические структуры, имеющие тринадцать протофиламентов, состоящих из гетеродимеров альфа-бета-тубулина. Известно, что микротрубочки имеют самую сложную динамику сборки и разборки. В отличие от микрофиламентов, микротрубочки быстро переключаются между полимеризацией и деполимеризацией. Динамика микротрубочек регулируется структурой, известной как центры организации микротрубочек (MTOC). Третий компонент, промежуточные филаменты, представляет собой длинные волокнистые белки, состоящие из множества субъединиц, образованных в результате многоступенчатых процессов. Эти нити, как правило, представляют собой статические структуры, их динамика регулируется посредством посттрансляционных модификаций, таких как фосфорилирование и дефосфорилирование.