Göbək damarı hansı qan meyvəsini verir. Göbək kordonu haqqında hər şey. Göbək kordonunda bir şey səhv olduqda

Ara filamentlər (IF) fibrilyar monomerlərdən qurulur. Buna görə də, ara filamentlərin əsas dizaynı təxminən 8-10 nm qalınlığında bir ipə bənzəyir. Onlar əsasən perinuklear zonada və hüceyrə periferiyasına qədər uzanan və plazma membranının altında yerləşən fibril dəstələrində lokallaşdırılır (Şəkil 238, 240, 241). Aralıq filamentlər bütün növ heyvan hüceyrələrində olur, lakin xüsusilə mexaniki stressə məruz qalanlarda bol olur: epidermal hüceyrələr, sinir prosesləri, hamar və zolaqlı əzələ hüceyrələrində. Bitki hüceyrələrində heç bir İF tapılmadı.

Aralıq filamentlərin tərkibinə dörd növə bölünə bilən böyük bir izoprotein qrupu, əlaqəli zülallar daxildir. Birinci - keratinlər, asidik və neytral, epitel hüceyrələrində tapılır; bu iki yarımtipdən heteropolimerlər əmələ gətirirlər. Keratinlər, əlavə olaraq, toxuma mənbəyindən asılı olaraq bəzi heterojenliyə malikdirlər. Belə ki, keratinin epiteldə 20-yə qədər formasına, saç və dırnaqlarda isə digər keratinin 10 formasına rast gəlinir. Keratinlərin molekulyar çəkisi 40 ilə 70 min vahid arasında dəyişir.

İkinci növ İF zülallarına oxşar molekulyar çəkiyə (45-53 min) malik üç növ zülal daxildir. O - vimentin, birləşdirici toxuma hüceyrələrinin, endotelin, qan hüceyrələrinin sitoskeletinin bir hissəsi olan mezenximal mənşəli hüceyrələr üçün xarakterikdir. Desmin- həm hamar, həm də zolaqlı əzələ hüceyrələri üçün xarakterikdir. Glial fibrilyar protein sinir qliyasının bəzi hüceyrələrinin İF hissəsidir - astrositlərdə və bəzi Schwann hüceyrələrində. Periferin - periferik və mərkəzi neyronların bir hissəsidir.

Üçüncü növdür neyrofilament zülalları(dəyirlər çəki 60 mindən 130 minə qədərdir) sinir hüceyrələrinin aksonlarında olur.

Və nəhayət, dördüncü növ - dələlər nüvə laminalar. Bu sonuncular nüvə lokalizasiyasına malik olsalar da, struktur və xassələrinə görə bütün aralıq filament zülallarına bənzəyirlər.

Artıq qeyd edildiyi kimi, ara filamentlər ip kimi fibrilyar zülallardan qurulur. Eyni zamanda, bəzi zülallar kopolimerlər əmələ gətirə bilər, məsələn, desmin ilə vimentin və ya glial zülallarla vimentin.

Bütün aralıq filament zülalları, a-spiral quruluşa malik olan fibrilyar molekulun mərkəzi hissəsində 130 qalıqdan ibarət oxşar amin turşusu ardıcıllığına malikdir. Molekulların terminal hissələri fərqli amin turşusu ardıcıllığına, müxtəlif uzunluğa malikdir və a-spiral quruluşa malik deyildir. Uzadılmış a-spiral bölgələrin olması iki molekulun təxminən 48 nm uzunluğunda çubuq formalı dimerin meydana gəlməsinə səbəb olan ikiqat spiral meydana gətirməsinə imkan verir. İki dimer yan-yana birləşərək təxminən 3 nm qalınlığında qısa protofilament, tetramer əmələ gətirir. Belə protofilamentlər daha qalın və daha uzun fibrillərə və nəticədə 8 uzununa protofilamentdən ibarət aralıq tam filamentə birləşdirilə bilər (şək. 242).

Nüvə lamina zülalları fərqli şəkildə polimerləşir: onlar bir ucunda başları olan dimerlər əmələ gətirir və boş düzbucaqlı qəfəs əmələ gətirmək üçün polimerləşirlər. Belə lamina təbəqələri mitoz zamanı laminlərin fosforlaşması ilə sürətlə məhv olur.

Sitoplazmik ara filamentlər sitoskeletonun ən sabit və uzunömürlü elementlərindəndir. Bununla belə, in vivo olaraq enjekte edilmiş etiketli keratin molekullarının epitel hüceyrələrinin İF tərkibinə daxil olması müşahidə olunur. PF-lər aşağı və yüksək duz konsentrasiyalarına davamlıdır və yalnız karbamid kimi denatürasiya edən məhlullara məruz qaldıqdan sonra məhv edilir.

Aralıq filamentlərin belə quruluşu və kimyəvi dayanıqlığı yəqin ki, onların fiziki dayanıqlığını da müəyyən edir. Onlar əhəmiyyətli fiziki stress keçirən hüceyrələrdə əsl dəstək sistemi kimi xidmət edirlər. Dərinin epidermisinin hüceyrələrində ara filamentlər desmosomlarla əlaqəli bağlamalar (tonofilamentlər) əmələ gətirir və sərt hüceyrədaxili şəbəkə yaradır (şək. 243). Beləliklə, bir çox on santimetrə qədər uzanan sinir aksonlarında PF və ya neyrofilamentlər sinir hüceyrələrinin nazik sitoplazmatik proseslərinin elastikliyini və bütövlüyünü təmin edən sərt bir baza yaradır. Eninə zolaqlı əzələ hüceyrələrində desmin filamentləri z-disklərin bir hissəsidir və onları həm sarkomerin bir hissəsi kimi, həm də qonşu miofibrillərdə, həmçinin plazma membranı ilə birləşdirir.

Aralıq filament zülallarının polimerləşməsinin spesifik inhibitorları hələ tapılmamışdır. Buna görə də, canlı hüceyrədə sitoskeletin bu elementlərinin yığılması və sökülməsi prosesinin özü qeyri-müəyyən olaraq qalır. Çox güman ki, onlar, laminlər kimi, sitoplazmatik kinazaların təsiri altında depolimerləşdirilir və onların fosforlaşmasına səbəb olur. Fosforilazların təsiri altında təcrid olunmuş ara filamentlər monomerlərə parçalana və depolimerləşə bilər.

Hüceyrədə topoqrafik olaraq ara filamentlərin düzülüşü mikrotubulların düzülməsini təkrarlayır, onlar sanki yan-yana gedirlər. Mikrotubullar kolxisin tərəfindən məhv edildikdə, sözdə deyilir. ara filamentlərin çökməsi: onlar nüvənin ətrafında sıx dəstələr və ya halqalar şəklində toplanırlar. Aralıq filamentlərin yeni şəbəkəsinin bərpası hüceyrə mərkəzinin zonasından başlayır. Bu, onların polimerləşmə və ya nüvələşmə mərkəzlərinin mikrotubullarla ümumi olan mərkəzlər ola biləcəyini göstərir.

21-ci fəsil

Mikrofilamentlərin ümumi xassələri.

Mikrofilamentlər bütün eukaryotik hüceyrələrdə olur. Onlar xüsusilə əzələ liflərində və hüceyrələrdə çox olur - əzələ daralma funksiyalarını yerinə yetirən yüksək ixtisaslaşmış hüceyrələr. Mikrofilamentlər (MF) həmçinin mikrovillilər, epitel hüceyrələrinin lent birləşmələri və həssas hüceyrələrin stereociliyaları kimi xüsusi hüceyrə komponentlərinin bir hissəsidir. MF hərəkətli heyvan hüceyrələrinin sitoplazmasında dəstələr əmələ gətirir və plazma membranının altında bir təbəqə meydana gətirir - kortikal təbəqə (Şəkil 244a, 245). Bir çox bitki hüceyrələrində və aşağı göbələklərin hüceyrələrində onlar hərəkət edən sitoplazmanın təbəqələrində yerləşirlər.

Mikrofilamentlərin əsas zülalı aktindir. aktin- heterojen bir zülal, müxtəlif hüceyrələrdə hər biri öz geni ilə kodlanan müxtəlif variantlar və ya izoformlar ola bilər. Beləliklə, məməlilərdə 6 fərqli aktin var: biri skelet əzələlərində, biri ürək əzələsində, iki növ - hamar əzələlərdə (onlardan biri damarlarda) və iki, əzələ olmayan, sitoplazmatik aktinlər universal komponentdir. hər hansı məməli hüceyrələri. Bütün bu aktin izoformları amin turşusu ardıcıllığında çox oxşardır, polimerləşmə sürətini təyin edən, lakin büzülməyə təsir etməyən variant terminal bölgələri ilə. Aktinlərin bu oxşarlığı, bəzi fərqlərə baxmayaraq, onların ümumi xüsusiyyətlərini müəyyənləşdirir. Aktin təxminən 42 min molekulyar çəkiyə malikdir və monomerik formada ATP molekulunu ehtiva edən qlobul (G-aktin) formasına malikdir. Onun polimerləşməsi zamanı 8 nm qalınlığında nazik fibril (F-aktin) əmələ gəlir ki, bu da yumşaq spiral lentdir (şək. 246). Aktin mikrofilamentləri öz xüsusiyyətlərinə görə qütbdür. Kifayət qədər konsentrasiyada G-aktin spontan polimerləşməyə başlayır. Aktinin əmələ gələn mikrofilament ipində belə kortəbii polimerləşməsi ilə onun uclarından biri sürətlə G-aktinə (+) - mikrofilamentin sonu) bağlanır və buna görə də əks tərəfdən (mənfi uc) daha sürətli böyüyür. G-aktinin konsentrasiyası qeyri-kafi olarsa, F-aktinin əmələ gələn fibrilləri sökülməyə başlayır. Sözdə olan məhlullarda. G-aktinin kritik konsentrasiyası, polimerləşmə və depolimerləşmə arasında dinamik tarazlıq qurulacaq, bunun nəticəsində F-aktin fibrilinin sabit uzunluğu olacaqdır (şək. 247). Buradan belə çıxır ki, aktin mikrofilamentləri çox dinamik strukturlardır ki, qlobular aktinin mövcudluğundan asılı olaraq yarana və böyüyə və ya əksinə, sökülüb yoxa çıxa bilirlər. Aktin filamentinin böyüyən ucuna ATP ehtiva edən monomerlər daxil edilir. Polimer böyüdükcə ATP hidrolizi baş verir və monomerlər ADP ilə bağlı qalırlar. ATP ilə əlaqəli aktin molekulları bir-biri ilə ADP ilə əlaqəli monomerlərdən daha güclü qarşılıqlı təsir göstərir.

Hüceyrələrdə belə görünən qeyri-sabit fibrilyar sistem F-aktinlə əlaqəli xüsusi zülalların kütləsi ilə sabitləşir. Bəli, protein. tropomiyozin, mikrofilamentlərlə qarşılıqlı əlaqə, onlara lazımi sərtlik verir. kimi bir sıra zülallar filamin və a-aktinin F-aktin filamentləri arasında eninə ştapellər əmələ gətirir ki, bu da sitoplazmaya geləbənzər vəziyyət verən mürəkkəb üçölçülü şəbəkənin yaranmasına gətirib çıxarır. Digər əlavə zülallar filamentləri bağlamalara (fimbrin) və s. Bundan əlavə, mikrofilamentlərin ucları ilə qarşılıqlı əlaqədə olan və onların sökülməsinə mane olan və onları sabitləşdirən zülallar var. F-aktinin bütün bu zülal qrupu ilə qarşılıqlı əlaqəsi mikrofilamentlərin yığılma vəziyyətini, onların boş və ya əksinə sıx yerləşməsini, digər komponentlərlə əlaqəsini tənzimləyir. Zülallar aktinlə qarşılıqlı əlaqədə xüsusi rol oynayır. miyozin növü, aktin ilə birlikdə ATP parçalanması zamanı büzülməyə qadir olan kompleks əmələ gətirir (aşağıya bax) (Şəkil 262).

Beləliklə, MF-lər bir çox digər zülallarla əlaqəli polimerləşmiş aktinin fibrilləridir. Prinsipcə, bütün qeyri-əzələ hüceyrələrində mikrofilamentlər ən azı iki funksiyanı yerinə yetirə bilər: onlar motor zülalları (miozin) ilə qarşılıqlı əlaqədə olan daralma aparatının bir hissəsi ola bilər və ya öz hərəkətinə qadir olan skelet strukturlarının formalaşmasında iştirak edə bilər. aktinin polimerləşməsi və depolimerləşməsi.

Toxuma kulturasında amöbvari hərəkət qabiliyyətinə malik fibroblastların tədqiqi zamanı xüsusilə sitoskelet və mikrofilamentlər haqqında çoxlu məlumatlar əldə edilmişdir. Bu hüceyrələrin hərəkətə cavabdeh olan daimi fibrilyar strukturları yoxdur, onların fibrilyar aparatı daim yenidən təşkil olunur: fibrilyar elementlərin bəziləri hüceyrənin bəzi hissələrində sökülüb, digərlərində isə yeni əmələ gəlir.

Adətən, substratın səthi boyunca sürünən fibroblast qütbləşir: onun hərəkət edən ucu və "quyruq" hissəsi var. (Şəkil 248, 249) Fibroblastın yanal və quyruq hissələrinə nisbətən substratın üzərində tez-tez daha çox yayılmış olan hərəkətli sonunda nazik saplı və ya lamelli çıxıntılar daim görünür və yox olur - lamelopodiya. Bu hüceyrənin qabaqcıl kənarıdır (lameloplazma). Hansı ki, fibroblastın irəli hərəkətini təmin edir. Belə bir hərəkət edən fibroblastda antikorlar aktinin yerini tapmaq üçün istifadə edilə bilər. Hüceyrənin üç əsas hissəsinə paylanacaq: plazma membranı altında hüceyrənin bütün perimetri ətrafında yerləşən nazik təbəqə (1) şəklindədir. Bu kortikal (korteks - qabıq) təbəqədir. Aktin hüceyrənin ön kənarının sitoplazmasının çıxıntılarında (2) və (3) aparıcı kənarından hüceyrənin dərinliyinə qədər uzanan aktin filamentlərinin dəstələrində bolca aşkar edilir (Şəkil 245).

Kortikal təbəqə plazma membranı ilə əlaqəli aktin filamentlərinin sıx üçölçülü şəbəkəsindən ibarətdir (tab.). O, sitoplazmanın səth qatına mexaniki dayanıqlığı təmin edir və hüceyrənin formasını dəyişməsinə və hərəkət etməsinə şərait yaradır. Bu təbəqə strukturlaşdırılmış gel vəziyyətindən maye zol halına keçərək öz aqreqasiya vəziyyətini daim dəyişir. Belə gel-sol keçidləri kortikal təbəqənin strukturunda dəyişikliklərlə əlaqələndirilir. Burada aktin filamentləri ilə birlikdə fibrilyar stabilləşdirici zülallar (məsələn, filamin), bütün kortikal təbəqəni sərtləşdirən filamentlərin kəsişməsində çarpaz bağlantılar meydana gətirir. Bununla belə, bu sərtlik filamentlərin parçalanmasına və sökülməsinə səbəb olan və bununla da geli mayeləşdirən gelsolin kimi digər zülallarla qarşılıqlı əlaqədə asanlıqla aradan qaldırıla bilər. Submembran təbəqənin bu şəkildə yenidən təşkili xüsusilə ön kənarında özünü göstərir ki, bu da onun səthinin formasını tez bir zamanda dəyişdirməyə, lamellipodiya əmələ gətirməyə və irəliləməyə imkan verir. Digər tərəfdən, aktin filament şəbəkəsi daralma qabiliyyətinə malikdir onun tərkibində qısa miyozin aqreqatları aşkar edilmişdir. Bu, ya lamellipodiyaların geri çəkilməsinə, ya da hüceyrələrin irəli çəkilməsinə gətirib çıxarır. Ön tərəfdəki aktin filament şəbəkəsi korteksin qalan hissəsinə nisbətən daha aydın şəkildə təşkil edilmişdir. Burada, plazmalemmanın kiçik ilkin çıxıntılarından, plazma membranında (+) ucları ilə bitən aktin filamentlərinin dəstələri hüceyrəyə uzanır.

Aktin filamentlərinin əmələ gəlməsi prosesi və onların lameloplazma zonasında böyüməsi bir sıra tənzimləyici zülallardan asılıdır. Onlardan biri, WASp/Scar proteini plazma membranına bağlanır. Tərkibində aktinlə, digər xüsusi zülal kompleksi Arp2/3 ilə birləşən saytlar var ki, bu da böyüyən polimer zəncirinin (-)-sonuna bağlanaraq onun depolimerləşməsinin qarşısını alır. Tənzimləyici zülalların iki qrupunun belə mürəkkəb qarşılıqlı əlaqəsi, böyüyən filamentlərin plazma membranı ilə sərhəddə qurulmasına gətirib çıxarır ki, bu da plazma membranını bükə bilər ki, nazik bir böyümə meydana gəlir - filopodiya (Şəkil 250).

Əks halda, lamellipodiyaların əmələ gəlməsi zamanı aktin polimerləşməsi baş verir. Burada WASp/Scar zülalları da aparıcı rol oynayır, onlar plazma membranında fiksasiya olunur və Arp2/3 kompleksinə bağlanaraq onu artıq hazırlanmış aktin fibrilinin yan səthinə yapışdırırlar. Arp2/3 kompleksi ilkin aktin filamentinə nisbətən təxminən 70 0 bucaq altında böyüməyə başlayan və plazma membranına yapışan yeni aktin fibrilinin polimerləşməsinə başlayır. Bir neçə belə yeni protein zənciri var və onlar plazma membranına doğru yellənir və onu irəli itələyirlər. Psevdopodiya və ya lamellopodiya belə əmələ gəlir (şək. 251) (+) uclarında aktin filamentlərinin yığılması hesabına. Eyni zamanda, Arp2/3 kompleksləri tərəfindən bloklanmayan və MF depolimerizasiyasını təşviq edən zülallara məruz qalan filamentlərin (-) uclarının depolimerləşməsi.

Beləliklə, MF böyüməsinin mürəkkəb prosesi hərəkət edən hüceyrənin kənarının məkan yerdəyişməsinə gətirib çıxarır. Lamellipodiyalar inkişaf etdikcə, onların plazma membranı, inteqrin zülallarının köməyi ilə, aktin filamentləri və motor zülalları, miyozinlər arasındakı qarşılıqlı əlaqə ilə əlaqəli başqa bir hərəkətlilik formasında iştirak edərək, aktin filamentlərinin dəstələri ayrılan substratla fokuslu əlaqə yaradır.

Miyozinlər MF-nin tərkib hissələrindən biridir. Hüceyrələrin və ya onların daxili komponentlərinin MF-nin köməyi ilə hərəkəti ilə bağlı əsas iş aktin fibrillərinin bələdçi rolunu oynadığı (“relslər”), miozinlər isə translokator rolunu oynadığı aktomiozin kompleksinin işi sayəsində baş verir. Bütün akto-miozin kompleksi ATP-azadır və hərəkət ATP hidrolizinin enerjisi hesabına baş verir.

Miyozinlər əlaqəli zülallar ailəsidir. Hamısında var baş kompleksin ATPase fəaliyyətinə cavabdeh olan (motor) hissəsi, boyun, bir neçə tənzimləyici zülal alt bölməsi ilə əlaqəli olan və quyruq, hüceyrədəki funksiyanın spesifikliyini təyin edən hər bir miyozin növü üçün xarakterikdir. Miyozinlərin üç əsas növü var. Miyozin II və miyozin V dimerlərdir ki, burada quyruğun a-spiral bölgəsi çox qıvrılmış çubuqvari bölgə əmələ gətirir. Miyozin I monomer molekuldur (şək. 252). İki miyozin II molekulu bir-biri ilə birləşərək əzələ daralmasında, hüceyrədaxili MF dəstələrinin daralmasında və hüceyrə bölünməsində iştirak edən bipolyar qalın fibril əmələ gətirə bilər. I və V tipli miozinlər sitoskeletal elementlər və membranlar arasında qarşılıqlı təsirdə, məsələn, veziküllərin daşınmasında iştirak edir.

Aktomyozin komplekslərinin fəaliyyət mexanizmləri, miyozin növündən asılı olmayaraq çox oxşardır: o, miyozin başının aktin filamenti ilə əlaqəsi, onun əyilməsi və sonrakı ayrılması ilə başlayır. Hər dövr üçün miozin başı bir ATP molekulunun hidrolizi zamanı aktin filamentinin (+) ucu istiqamətində 5-25 nm hərəkət edir. Beləliklə, miozin molekullarına nisbətən MF-nin bir istiqamətli yerdəyişməsi və ya sürüşməsi baş verir (şək. 253).

QISARIŞLARIN SİYAHISI

PF - ara filamentlər

ER - endoplazmatik retikulum

GFAP - turşu glial protein

IFAP - IF ilə əlaqəli zülallar

GİRİŞ

Əsas hüceyrədaxili komponentlərə əlavə olaraq, bəzi hüceyrələr ya öz-özünə hərəkət etməyə, ya da ətrafdakı mayeni hərəkət etdirməyə imkan verən xüsusi strukturlara, kirpiklər və ya bayraqlara malikdirlər. Çoxhüceyrəli heyvan orqanizmlərinin əzələ işi orqanların, onun ayrı-ayrı hissələrinin və ya bütün orqanizmin müxtəlif hərəkətlərini təmin edən xüsusi hüceyrələrə malikdir. Bütün bu çoxsaylı motor reaksiyaları ümumi molekulyar mexanizmlərə əsaslanır. Bundan əlavə, hər hansı bir motor aparatının olması birləşdirilməlidir və struktur olaraq dəstəkləyici, çərçivə və ya skelet hüceyrədaxili birləşmələrin mövcudluğu ilə əlaqələndirilməlidir. Buna görə də hüceyrələrin kas-iskelet sistemi haqqında danışmaq olar.

Kimyəvi tərkibi, ultrastruktur və funksional xüsusiyyətləri ilə fərqlənən motor elementlərinin üç sistemi var. Bunlar mikrofilamentlər, mikrotubullar və ara filamentlərdir.

Bu yazıda son qrup motor elementlərinin molekulyar quruluşu, ultrastruktur və funksional xüsusiyyətləri təsvir ediləcəkdir.

FƏSİL 1. ARALIK FILAMANLARIN ÜMUMİ TƏYİRİ VƏ XÜSUSİYYƏTLƏRİ

Aralıq filamentlər (IF) eukaryotik hüceyrələrin sitoskeletonunun üç əsas komponentindən biri olan xüsusi zülalların filamentvari strukturlarıdır. PF-lər fibrilyar monomerlərdən qurulur. Onların diametri (812 nm) mikrotubullar (25 nm) və aktin mikrofilamentləri (58 nm) ilə müqayisədə aralıq olduğundan onlar aralıq adlanır. Buna görə də, PF-nin əsas dizaynı təxminən 8-12 nm qalınlığa malik bir ipə bənzəyir. Onlar əsasən perinuklear zonada və hüceyrə periferiyasına qədər uzanan və plazma membranının altında yerləşən fibril dəstələrində lokallaşdırılır. Bütün növ heyvan hüceyrələrində İF var, lakin onlar xüsusilə mexaniki stressə məruz qalan hüceyrələrdə çox olur: epidermal hüceyrələr, sinir prosesləri, hamar və zolaqlı əzələ hüceyrələrində. Bitki hüceyrələrində heç bir İF tapılmadı.

Embrionun inkişafının müxtəlif mərhələlərində, diferensiasiyanın müxtəlif mərhələlərində, müxtəlif hüceyrə tiplərində müxtəlif zülallardan ibarət İF-lər ifadə olunur. Bəzi hüceyrə tiplərində eyni vaxtda bir neçə fərqli İF mövcuddur. Ümumilikdə insan genomunda müxtəlif IF zülallarını kodlayan 70-ə yaxın gen aşkar edilmişdir ki, bu da ən çox sayda protein ailəsindən birini təşkil edir.

In vitro tədqiqatlar PF-nin mexaniki gərginliyə çox yüksək müqavimət göstərdiyini göstərdi. Filament kəsişməsində çoxlu sayda polipeptidlər, bükülmüş superheliks ehtiva edən zülallara xas olan güclü yan hidrofobik qarşılıqlı təsirlər və tetramerlərin əmələ gəlməsi zamanı baş verən elektrostatik qarşılıqlı təsirlər PF ipinin xüsusiyyətlərini verir: onlar asanlıqla əyilir, lakin qırılması olduqca çətindir. Hüceyrələr yuyucu vasitələrlə, yüksək ion gücünə malik məhlullarla müalicə olunduqda, PF-lər məhlula daxil olan hüceyrə strukturlarının sonuncusudur, yəni çox yüksək sabitlik nümayiş etdirirlər. PF toplana bilər in vitro karbamiddə tam protein denaturasiyasından sonra heç bir kofaktor olmadan fizioloji tamponda. Son tədqiqatlar göstərdi ki, PF-lər yüksək dinamizm və hərəkətlilik nümayiş etdirir. in vivo . Hüceyrəyə enjekte edilən ekzogen vimentin tez bir zamanda artıq formalaşmış filamentlərə inteqrasiya edir. Bu, PF-nin strukturunun protofilamentlər və polimerlər arasındakı tarazlıq ilə tənzimləndiyini və subunitlərin mübadiləsinin filamentin bütün uzunluğu boyunca baş verdiyini göstərir.

FƏSİL 2. ARALIK FİLAMENT ZÜLALLARI

PF böyük bir izoprotein qrupunu ehtiva edir. Bu zülallar qlobular aktin və tubulindən fərqli olaraq çubuqşəkillidir. Bütün aralıq filament zülallarının ümumi xüsusiyyəti yüksək miqdarda α-spiral bölgələri olan mərkəzi nüvə sahəsinin olmasıdır. Ölçüsü, ikincil quruluşu və ilkin ardıcıllığı ilə yüksək dərəcədə qorunub saxlanılmışdır. Bu əsas domen təxminən 310 amin turşusuna malikdir (laminlər və onurğasız zülallar üçün 350) və bağlarla birləşən 4 α-spiral bölgədən ibarətdir. IF zülallarının terminal domenləri spiral quruluşa malik deyildir. Uzunluğu və amin turşusu ardıcıllığı ilə çox fərqlənirlər. Bütün İF zülalları fosforlaşma qabiliyyətinə malikdir. Fosforlaşma yerləri molekulların C- və N-terminallarında lokallaşdırılmışdır. Bundan əlavə, ara filament zülalları digər növ post-translational modifikasiyaya məruz qala bilər, yəni yüksək spesifik kalsiumla aktivləşdirilmiş proteazlar, qlikozilləşmə, ubiquitinasiya və karboksimetilasiya ilə məhdud proteoliz.

Biokimyəvi, immunoloji və struktur oxşarlıqlarına əsasən, PF-nin beş fərqli növü müəyyən edilmişdir.

İF zülallarının ən çoxsaylı və ən mürəkkəb qrupu keratinlərdir, onlar iki növ zülalları təmsil edirlər - tip I və II tip. Turşu keratinlər I tipə (16 izoforma), əsas keratinlər isə II tipə (13 izoforma) aiddir. Keratin PF-lərin yığılması üçün hər iki növ zülal tələb olunur; onlar heteropolimerlər əmələ gətirirlər. Epidermal keratinlər, sadə epitel keratinləri və saç, palto və dırnaqlarda ifadə olunan keratinlər məlumdur. Tip III IF zülallarına dörd zülal daxildir: desmin, vimentin, periferin və glial turşu zülalı (GFAP). Desmin bütün növ əzələ hüceyrələrində ifadə edilir; vimentin fibroblastlarda, limfositlərdə, endotel hüceyrələrində və bəzi digər mezenximal toxumalarda olur; perferin əsasən periferik neyronlarda mövcuddur, burada IV tip zülallarla birlikdə İF-nin yığılmasında iştirak edir; GFAP glial hüceyrələrdə ifadə edilir. Keratinlərdən fərqli olaraq III tip IF zülalları homopolimerlər əmələ gətirə bilər, lakin digər III tip zülallar və NF-L zülalları ilə də heteropolimerlər əmələ gətirə bilər. Tip IV IF zülalları əsasən sinir hüceyrələrində ifadə olunur, burada aksonların radial böyüməsində iştirak edirlər. Bunlara α-interneksin və üçlü neyrofilament zülalları daxildir: NF-L, NF-M, NF-H. Sinir hüceyrələrinin prekursorlarında ilk dəfə kəşf edilən başqa bir zülal olan nestin bəzən IF VI zülalının xüsusi növü kimi də adlandırılır. Bununla belə, struktur xüsusiyyətlərinə əsasən, nestin IV tipə aid edilə bilər. Sitoplazmik İF-nin bir hissəsi olan yuxarıda göstərilən zülallara əlavə olaraq, onlardan çox fərqlənən daha iki növ var - bunlar V tipi əmələ gətirən nüvə laminləri və gözün lensində tapılan iki tip VI zülaldır. Ardıcıllıq homologiyası əsasında təcrid olunmuş beş növ İF zülalları montaj prinsipləri ilə fərqlənən üç qrupa bölünür. Birinci qrup keratinləri, ikincisi - PF III və IV növlərini, üçüncü montaj qrupunu isə laminlərdən təşkil edir. Bu üç qrup eyni hüceyrə daxilində 3 müstəqil IF sistemi kimi birlikdə mövcud ola bilər. Sitoplazmik İF-lər yığıla bilər in vitro köməkçi zülalların olmaması halında. Birinci qrupun üzvləri məcburi heteropolimerlərdir, yəni keratin filamentlərinin yığılması üçün I və II tip PF birləşmələri tələb olunur. Keratinlər digər PF növləri ilə polimerlər əmələ gətirə bilmirlər. İkinci montaj qrupuna aid olan III tip PF və NF-L zülalları homopolimerlər əmələ gətirir in vitro , lakin hüceyrədə çox vaxt kopolimerlər şəklində olurlar. Laminlər sitoplazmik IF zülalları ilə kopolimerlər əmələ gətirə bilmirlər.

FƏSİL 3. ARALIK FİLAMENTLƏRİN QURULUŞU

Aralıq filament alt bölmələrinə yalnız bir növ zülaldan ibarət olan müxtəlif monomerik zülallar daxildir, digərləri (məsələn, neyrofilamentlər) üç fərqli zülaldan ibarətdir.

Hüceyrə tipindən asılı olmayaraq, İF zülalları uzun lifli polipeptidlərdir N -terminal baş domeni, C -terminal quyruq sahəsi və mərkəzi çubuq sahəsi. Sonuncu, 7 amin turşusu bölgəsinin bir sıra təkrarlarını ehtiva edən α-spiral bölgədən ibarətdir. Bu sahə iki paralel α-sarmal arasında bükülmüş spiral dimerlərin əmələ gəlməsindən məsuldur.

İF-in formalaşması zamanı iki bükülmüş spiral dimer bir-birinə antiparalel şəkildə bağlanır və tetramer əmələ gətirir; olanlar. N -bir dimerin ucu və digərinin C-ucu eyni istiqamətə yönəldilmişdir. Çünki N IF zülallarının -end və C-ucu fərqlidir və dimerlər və tetramerlər antiparalel yığılır, filamentlər polar deyil; hər tərəfdən olduqca eynidir. Bu, onları mikrotubulların və aktin filamentlərinin qütb quruluşundan fərqləndirir və PF-lərin niyə tamamilə fərqli xüsusiyyətlərə malik olduğunu izah edir.

Bu filamentlərin elastikliyi xüsusilə hər bir tetramerin dimerlərinin bir-birinə nisbətən pilləli olması ilə təmin edilir; bu struktur tetramerlərin bir-biri ilə əlaqə saxlamasına imkan verir. Tetramerlər filament oxu boyunca düzləndikdə və sərbəst uclara bağlandıqda, yetkin bir PF əmələ gəlir.

İF zülallarının ilkin ardıcıllığının təhlili göstərdi ki, böyük müxtəlifliyə baxmayaraq, onların hamısının ümumi struktur planı var (şəkil 1). Bütün İF zülallarında spiral olmayan N-terminal (“baş”) və C-terminal (“quyruq”) domenləri ilə əhatə olunan mərkəzi α-spiral domen var. Müxtəlif növ IF-lərin terminal domenləri ölçüsü və ilkin amin turşusu ardıcıllığı ilə çox fərqlənir.

Şəkil 1. Bəzi İF zülallarının molekullarının sxematik təsviri.

Mərkəzi domenin strukturu, əksinə, son dərəcə mühafizəkardır. O, tez-tez prolin və qlisin qalıqlarını ehtiva edən qısa spiral olmayan bağlayıcı bölgələr L1, L1-2 və L2 ilə üç yerdə kəsilmiş dörd spiral seqmentdən ibarətdir 1A, 1B, 2A, 2B. Mərkəzi sahənin α-spiral bölgələrinin amin turşusu ardıcıllığı (abcdefg)n tipli heptadlar olan təkrarlardan ibarətdir, burada a və d mövqeləri tercihen kiçik hidrofobik qalıqlar lösin, izolösin, metionin və valin tərəfindən tutulur. Belə təkrarlanan motiv 7 a.a. bükülmüş α-spiral (qıvrılmış qıvrım) və ya başqa bir şəkildə iki α-sarmaldan ibarət super sarmal əmələ gətirə bilən zülallara xas xüsusiyyət. İF zülallarının α-spiral sahəsinin səthi yüksək yüklüdür. Məsələn, vimentində mərkəzi domen təşkil edən 310 amin turşusundan 116 70 turşu və 46 əsas amin turşusu yüklənir. Beləliklə, bir vimentin alt bölməsində artıq mənfi yük 24 turşulu amin turşusu qalıqları var. Mərkəzi domendən fərqli olaraq, bir çox İF zülalının “başı” müsbət yüklüdür. Vimentində N-terminal domenində 12 arginin, lamin B2-də isə 3 var. Eyni zamanda, müsbət yüklü amin turşusu qalıqlarının sayı N-terminal domeninin uzunluğu ilə əlaqələndirilir (vimentində 102 qalıqdan ibarətdir, və lamin B2-də 25). Hətta 68 amin turşusundan ibarət qısa N-terminal sahəsi olan turşulu qlial zülal da 9 əsas qalıqdan ibarətdir. Hesab olunur ki, "baş"ın müsbət yüklü amin turşusu qalıqları mərkəzi domenin mənfi yüklü amin turşuları ilə qarşılıqlı təsir göstərir. Bundan əlavə, filamentlərin səthindəki bu yüklü çoxluqlar müxtəlif hüceyrə komponentləri üçün potensial bağlayıcı yerlər ola bilər.

Təxminən 45 nm uzunluğunda olan sitoplazmik İF-lərin mərkəzi domeni 310 amin turşusundan ibarətdir. Nüvə laminlərində, 1B seqmentində əlavə 42 amin turşusunun olması səbəbindən mərkəzi domen 356 amin turşusu qalığını ehtiva edir və uzunluğu 53 nm-dir. İF-in α-spiral sahəsini təşkil edən seqmentlərin ölçüləri yüksək səviyyədə qorunur: 1A 35 amin turşuları, 1B 101 amin turşuları, 2A 19 amin turşuları və 2B 115 amin turşuları. Məlum oldu ki, müxtəlif amin turşusu ardıcıllığına malik İF-lərin tərkibində dəyişməz olaraq α-spiral domeninin uclarında yerləşən iki bölgə var. Onlardan biri 26 a.a.-nın bölməsidir, 1A seqmentinin ilk üçdə ikisi, 8-i tamamilə mühafizəkardır; digəri isə 2B seqmentinin ən sonunda 13 tamamilə qorunmuş qalıqdan ibarət 32 qalıq bölgəsidir. Çapraz bağlama metodundan istifadə edərək, bu bölgələrin hər ikisinin yetkin filamentlərdə qonşu İF protein dimerlərinin qarşılıqlı təsirində iştirak etdiyi aşkar edilmişdir. 2B seqmentinin strukturunun digər xarakterik xüsusiyyəti heptad strukturunun bir qədər pozulmasıdır. 8 tam heptaddan sonra bütün İF zülallarında 4 əlavə qalığın daxil edilməsi tapıldı. Quruluşun bu pozulması PF-nin yığılması üçün də vacibdir. L1 bağlayıcı ölçü və ardıcıllıqla olduqca dəyişkəndir, L2 bağlayıcı ardıcıllığı isə yüksək dərəcədə qorunur və bütün beş növ İF-də 8 amin turşusundan ibarətdir. İF zülallarının “baş” və “quyruq” zülallarının spiral olmayan terminal domenləri uzunluğu və amin turşusu tərkibi baxımından ən çox fərqlənir. Məsələn, keratin K19-un "quyruğunun" uzunluğu cəmi 9 qalıq, nestin "quyruğunun" uzunluğu isə 1491 qalıqdır.

Beləliklə, bütün İF zülalları ümumi mənfi yük daşıyan struktur və ölçü baxımından oxşar mərkəzi domenə və ümumi müsbət yük daşıyan uzunluq və amin turşusu tərkibinə görə çox dəyişən terminal domenlərinə malikdir.

FƏSİL 4 ARALIQ FİLAMENTLƏRİN YIĞIŞI

PF, əlavə zülalların iştirakı olmadan və mikrotubullardan və aktin mikrofilamentlərindən fərqli olaraq, ATP və ya GTP molekulları şəklində əlavə enerji olmadan özünü toplamaq üçün unikal qabiliyyəti olan polimerlərdir. İF zülallarının strukturuna dair məlumatlara əsasən, onların yığılmasının mümkün mexanizmi proqnozlaşdırıldı, sonra bu, əsasən elektron mikroskopik müşahidələr, həmçinin rentgen şüalarının difraksiya analizi və EPR spektroskopiyasından istifadə etməklə təsdiqləndi.

PF-nin yığılması bir neçə mərhələdə baş verir (şəkil 2). Birincisi, dimerlər bir-birinin ətrafına sarılan iki polipeptid zəncirinin mərkəzi domenləri əmələ gəlir və 14 nm hündürlüyə malik burulmuş spiral əmələ gətirir. Dimerlər qarşılıqlı təsir göstərən zülal molekullarının heptad təkrarlarının a və d mövqelərində yerləşən amin turşusu qalıqları arasında hidrofobik qarşılıqlı təsir nəticəsində yaranır.

Şəkil 2 . PF-nin özünü montajının fərdi mərhələlərini göstərən diaqram.

Mərkəzi domenin son bölmələri IF montajında xüsusi rol oynayır. Filament formalaşması tədqiqatları in vitro göstərdi ki, hətta 1A seqmentinin N-terminalında və ya 2B seqmentinin C-terminusunda bir amin turşusunun nöqtə əvəzlənməsi onların strukturunun ciddi zədələnməsinə səbəb olur.

Növbəti montaj mərhələsi dimerlərin daha böyük komplekslərə qoşulmasıdır. Sitoplazmatik İF-lər vəziyyətində bu, dimerlərin tetramerlərə birləşməsidir ki, bu da onları laminlərdən fərqləndirir, onlar yığıldıqda başdan quyruğa mexanizmə uyğun olaraq birləşdirilir və xətti polimerlər əmələ gətirir. Tetramerlərin əmələ gəlməsi müsbət yüklərin alternativ zonalarının elektrostatik qarşılıqlı təsirini əhatə edir, onların artıqlığı vimentinin N-terminal sahəsindədir və molekulun mərkəzi domenində üstünlük təşkil edən mənfi olanlar. Dimerlərin tetramerlərə qoşulması üçün çarpaz bağlama üsulu ilə əldə edilən nəticələr əsasında təklif olunan bir neçə model var (şəkil 3).

Şəkil 3 PF yığılması zamanı tetramerin formalaşması üçün üç mümkün modeli göstərən sxem.

Bu üsul, bu qalıqlarla qarşılıqlı əlaqədə olan iki reaktiv qrupa malik olan xüsusi reagentlərdən istifadə edərək, qonşu molekulların müəyyən amin turşusu qalıqları arasında kovalent bağın yaradılmasından ibarətdir. Digərlərindən daha tez-tez lizin və ya sistein ilə reaksiya verən reagentlər istifadə olunur. Yaranan komplekslər təcrid olunur, təmizlənir, proteazlarla həzm olunur və xromatoqrafiya ilə təhlil edilir. Natrium periodat ilə çarpaz bağların parçalanmasından əvvəl və sonra alınan nümunələrin xromatoqrafik profillərinin müqayisəsi molekullar arasında və ya bir molekul daxilində çarpaz əlaqələrin bir neçə mümkün variantını aşkar etməyə imkan verir. Natrium periodat ilə müalicədən sonra yoxa çıxan xromatoqramlarda zirvələr müxtəlif molekullar arasında və ya bir zülal molekulu daxilində çarpaz əlaqələr nəticəsində əmələ gələn molekullara uyğun gəlir. Beləliklə, bu üsul bir-birinə yaxın olan zülalların bölgələrini aşkar etməyə imkan verir, yəni. filamentlərdəki alt bölmələrin qarşılıqlı düzülməsini tapın. Vimentin İF-lərinin proteolitik parçalanması nəticəsində əldə edilən peptidlərin əksəriyyəti kifayət qədər qısa (10 qalıqdan az) oldu, belə ki, onların amin turşusu tərkibi peptidin vimentin ardıcıllığı daxilində yerini birmənalı şəkildə təyin etməyə imkan verdi. Bəzi hallarda, periodat ilə müalicədən sonra yalnız bir peptid aşkar edildikdə, bu, zəncir daxilində çarpaz əlaqənin meydana gəldiyini ifadə edirdi.

Vimentin üçün 16 unikal çarpaz əlaqə tapıldı, bunlardan 5-i "registrdə" olan və iki telli burulmuş vimentin homodimerik molekulu meydana gətirən iki paralel zəncir arasında baş verir. 11 çarpaz əlaqə Şek. 3-də göstərilən molekullararası qarşılıqlı əlaqənin üç mümkün modelinə təyin edilə bilər. 3. Model A 11 (6 çarpaz bağlantı) iki antiparalel dimerin mərkəzi domenlərinin 1B seqmentlərinin əhəmiyyətli dərəcədə üst-üstə düşdüyü şəkildə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu göstərir. Başqa bir modelə görə, 22 (3 crosslinks), iki antiparalel dimer 2B seqmentləri bölgəsində üst-üstə düşür. Üçüncü modeldə A 12 (2 çarpaz bağlantı) iki dimer antiparaleldir və tamamilə üst-üstə düşür. Dimerik molekullar arasında bu üç növ qarşılıqlı əlaqənin mövcudluğu keratinlər üçün təsdiq edilmişdir. Vimentin üçün filamentlərdəki dimerik komplekslər arasında qarşılıqlı təsirin dördüncü modeli də təklif edilmişdir. CN . Əgər A modellərinə görə iki tetramer əmələ gəlirsə 11 və A 22 yaxınlıqda olduqda, hər tetramerdən bir dimer "baş-quyruq" prinsipinə uyğun olaraq qarşılıqlı təsir göstərəcəkdir. Bu halda, bir dimerin 1A seqmentinin 5'10 N-terminal qalıqları digər dimerin 2B seqmentinin 5'10 C-terminal qalıqları ilə üst-üstə düşəcək. Oxşar məlumatlar desmin PF-lərin strukturu üçün də əldə edilmişdir.

Son vaxtlara qədər IF-in yığılması ilə bağlı struktur məlumatı yalnız elektron mikroskopdan istifadə edərək müəyyən vaxt intervallarında sabitlənmiş preparatları müşahidə etməklə əldə edilə bilərdi. Daha sonra montaj prosesinin gedişinə nəzarət etmək üçün məhlulda makromolekulların öyrənilməsi üçün istifadə edilən kiçik bucaqlı rentgen səpilmə (SAXS) üsulu tətbiq edilmişdir. Məlum oldu ki, vimentin PF-nin yığılması in vitro müxtəlif oliqomerlərin, o cümlədən tetramerlərin, oktamerlərin, dörd oktamerdən ibarət tək protofilamentin ardıcıl formalaşması ilə baş verir. Bu üsulla aparılan ölçmələr göstərir ki, tetramerdəki dimerlər bir-birindən 3,4 nm, burulmuş sarmallar arasındakı məsafə isə 1,5 nm-dir. Ola bilsin ki, bu ayrılma asidik mərkəzi domenlərin birbaşa təması elektrostatik cəhətdən əlverişsiz olması ilə bağlıdır. Həmçinin məlum oldu ki, A modelinə uyğun olaraq dimerlərin tetramerə qoşulması 11 əsasən baş domeninin ikinci yarısına görə baş verir (35-70 qalıq), yəni. müsbət yüklü "baş" və asidik mərkəzi sahənin elektrostatik cazibəsi hərəkətverici qüvvə kimi görünür. İF-in son alt bölməsi tək uzunluqlu (65 nm) protofilamentdir, orta hesabla dörd oktamerdən ibarətdir. Kesitidə tək uzunluqlu protofilament dəyirmi deyil, ovaldır. Skan edən elektron mikroskop ölçmələrinə görə, fərdi protofilamentlər onları meydana gətirən vimentin zəncirlərinin sayında əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənə bilər. Son montaj mərhələsində filament alt bölmələri 10-12 nm qalınlığa qədər sıxılır. Ola bilsin ki, bu mərhələ həm də filamentlər daxilində yenidən qurulma ilə müşayiət olunur, çünki tetramerlərin yığılmasının variantları A 22 və A 12 yalnız yetkin strukturlarda rast gəlinir. Vimentin tetramerlərinin mövcudluğu in vivo artıq sübut edilmişdir, lakin montajın digər aralıq komponentlərinin, məsələn, oktamerlər və ya tək filamentlərin mövcudluğu məsələsi əlavə tədqiqat tələb edir. PF kəsiyi üzrə protofibrillərin (oktamerlərin) sayı PF növündən və montaj şərtlərindən asılı olaraq 2 ilə 6 arasında dəyişir. Ehtimal olunur ki, hər bir protofibril iki protofilamentdən, hər bir protofilament isə öz növbəsində uç-uca tetramerlərdən ibarətdir. Beləliklə, enində bir filament 24-40 polipeptiddən (adətən 2-8 tetramerdən) ibarət ola bilər. Qalınlıq yalnız bir filamentdən digərinə deyil, hətta eyni filament daxilində də dəyişə bilər.

Nüvə lamina zülalları fərqli şəkildə polimerləşir: onlar bir ucunda başları olan dimerlər əmələ gətirir və polimerləşərək boş düzbucaqlı qəfəs yaradırlar.

Topoqrafik olaraq hüceyrədə PF-nin düzülüşü mikrotubulların düzülməsini təkrarlayır, onlar sanki yan-yana gedirlər. Mikrotubullar kolxisin tərəfindən məhv edildikdə, IF çökməsi baş verir: onlar nüvənin ətrafında sıx bağlamalara və ya halqalara toplanırlar. Yeni IF şəbəkəsinin bərpası hüceyrə mərkəzinin zonasından başlayır. Bu, onların polimerləşmə və ya nüvələşmə mərkəzlərinin mikrotubullarla ümumi olan mərkəzlər ola biləcəyini göstərir.

FƏSİL 5. HÜCƏRƏDƏ ARALIK FİLAMENTLƏR

Yetkin İF-lər və onların prekursorları hüceyrə daxilində dinamik və mobildir. Hüceyrələrdə İF-nin yığılması, sökülməsi və hərəkəti davamlı olaraq baş verir. Müxtəlif növ hüceyrələrdə müxtəlif növ İF-lərin hüceyrədaxili şəbəkəsinin formalaşması müxtəlif yollarla baş verir. Bu, PF-lərin müxtəlif növ molekulyar mühərriklərlə və digər amillərlə qarşılıqlı əlaqədə olması ilə əlaqədar ola bilər. IF alt bölmələri və yetkin polimerlər sitoplazmada tarazlıq vəziyyətindədirlər və yeni alt bölmənin birləşməsi yetkin filamentin istənilən yerində baş verə bilər. Bununla belə, PF şəbəkəsinin formalaşması nüvənin yaxınlığında başlayır. Hüceyrələrdə təkcə ayrı-ayrı subunitlər deyil, həm də yetkin fibrillər hərəkət edir. Vimentin İF-lər üçün onların sitoplazmada həm hüceyrə səthinə, həm də nüvəyə doğru hərəkət edə bildikləri göstərilmişdir. Uzun İF-lərin orta hərəkət sürəti 0,2-0,3 µm/dəq; IF alt bölmələri əsasən mikrotubullar boyunca daha sürətli (1-2 µm/san) hərəkət edir. Onların əksəriyyəti (65-70%) hüceyrə periferiyasına keçir. Vimentin alt bölmələrinin mikrotubullar boyunca müxtəlif istiqamətlərdə hərəkət etmək qabiliyyəti onların motor zülalları kinesin və dinein ilə əlaqəsi ilə izah olunur. Kinezinə bağlanma vimentin filamentlərinin və onların alt hissələrinin mikrotubulların artı ucuna və hüceyrə səthinə hərəkətinə səbəb olur. Mikrotubulların mənfi ucuna, nüvəyə doğru hərəkət dinein və dinaktindən ibarət olan motor kompleksi ilə qarşılıqlı əlaqə ilə bağlıdır. Göründüyü kimi, bu qarşılıqlı əlaqələr PF şəbəkəsinin formalaşması və saxlanması üçün lazımdır. Uzun vimentin IF-ləri, fərdi İF-lər və digər sitoskeletal strukturlar arasında çarpaz əlaqə yaradan plektin kimi IFAP-a bağlanır və bununla da onların hərəkətinin qarşısını alır. Göründüyü kimi, belə bir qarşılıqlı əlaqə sitoplazmanın mexaniki gərginliyə və ya deformasiyaya məruz qalan xüsusi sahələrində İF-nin sabitləşməsi üçün lazımdır. Tək zülaldan ibarət olan vimentin PF-lərdən fərqli olaraq, keratin PF-ləri həmişə heteropolimerlərdir. Buna görə, keratin filamentlərinin sabit bir şəbəkəsini saxlamaq üçün tip I və II tip keratinlər arasında bir tarazlıq lazımdır, bir növ keratinin artıqlığı IF şəbəkəsinin pozulmasına səbəb olur. Maraqlıdır ki, keratin və vimentini eyni vaxtda ifadə edən hüceyrələrdə uzun keratin filamentləri vimentindən (0,06 μm/dəq) 3 dəfə, keratin alt bölmələri isə vimentin alt bölmələrindən 15 dəfə yavaş hərəkət edir. Bundan əlavə, keratin alt hissələrinin daşınması əsasən nüvəyə doğru yönəldilir (84%). Bəlkə də bu fərqlərin səbəbi keratinlərin və vimentinin mikrotubullara və motor zülallarına bağlanma qabiliyyətinin fərqli olmasıdır. Həqiqətən, keratin alt bölmələrinin əksəriyyəti aktin mikrofilamentləri şəbəkəsi ilə əlaqələndirilir və keratin İF-lərinin dinamik xüsusiyyətləri miyozinlə qarşılıqlı əlaqə ilə müəyyən edilir. Miyozin mikrotubullarla əlaqəli motor zülallarından daha yavaş hərəkət etdiyinə görə, bu, eyni hüceyrə tipində keratinlərin və vimentinin hərəkət sürətindəki fərqləri izah edə bilər. Neyrofilamentlər adlanan neyronlarda İF sisteminin formalaşması xüsusi maraq doğurur. Bu hüceyrələrin prosesləri təxminən bir metr uzunluğa çata bilər. IF nəqli digər sitoskeletal strukturların yavaş daşınması ilə eyni sürətlə baş verərsə (0,3-8 mm/gün), onda onların proseslərin distal bölgələrinə çatması üçün illər lazım olardı. Bununla belə, neyrofilament alt bölmələri kinesin və dinein vasitəsilə mikrotubullar boyunca daşındıqları üçün akson boyunca 1,8 µm/san sürətlə hərəkət edir. Doğrudur, bu strukturların hərəkəti uzun fasilələrlə kəsilir, belə ki, onlar vaxtın yalnız 27% -də hərəkət edir və yetkin hissiyyat aksonlarında neyrofilamentlər zamanın təxminən 99% -ində istirahət edir.

FƏSİL 6. ARALIQ FİLAMENTLƏRİN FUNKSİYASI

Müəyyən edilmiş ideyalara görə, İF-in əsas funksiyası mexaniki xassələri və öz-özünə yığılma qabiliyyəti əsasında hüceyrə və toxuma bütövlüyünü qorumaqdır. Onların mexaniki roluna marağın artması, irsi xəstəliklərin dəri, əzələlər və qan damarları kimi mexaniki stressə məruz qalan toxumalarda İF strukturunun pozulması ilə əlaqəli olması ilə əlaqədardır. Bununla belə, İF-lər bütün hüceyrə tiplərində, o cümlədən mexaniki stressə məruz qalmayanlarda mövcuddur və onların şəbəkələrinin pozulması da patoloji nəticələrə gətirib çıxarır. Məsələn, sinir sistemində PF funksiyalarının pozulması ilə əlaqəli ciddi xəstəliklər var. Bu fakt, eləcə də İF-lərin dinamik xarakteri və onlarla əlaqəli çoxlu sayda siqnal zülallarının olması onu göstərir ki, İF-lər təkcə xarici təsirlərə qarşı müqavimət göstərmir, həm də hüceyrələrdə digər ixtisaslaşdırılmış funksiyaları yerinə yetirir. Müxtəlif hüceyrə tiplərindəki bu funksiyalar hələ kifayət qədər öyrənilməsə də, onların əhəmiyyətinin nə qədər böyük olduğu artıq aydındır. Göründüyü kimi, İF-nin qeyri-mexaniki funksiyası onların orqanellələrin və zülalların hüceyrədaxili paylanmasında, həmçinin lipidlərin daşınmasında iştirakı ilə bağlıdır. İF funksiyaları onların müxtəlif hüceyrə komponentləri ilə qarşılıqlı əlaqəsi ilə bağlıdır. Beləliklə, İF hüceyrələrinin mexaniki bütövlüyü sitoskeletonun digər komponentlərinə - mikrotubullara, mikrofilamentlərə və plazma membranına bağlanmaqla təmin edilir, qarşılıqlı əlaqə xüsusi birləşmə yerlərində baş verir: epitel hüceyrələrinin desmosomlarında və hemidesmosomlarında və fokus yerlərində. fibroblastların təmasları. Mitoxondriya, Golgi aparatı, endosomlar və lizosomlar kimi orqanoidlərlə qarşılıqlı əlaqə yaratmaq üçün İF bu orqanellərin membranlarının müxtəlif komponentlərinə bağlanır. Bu bağlama IFAP zülallarının böyük bir ailəsi tərəfindən təmin edilir, lakin görünür, bu da birbaşa baş verə bilər.

6.1. Mexanik funksiyalar

Elektron mikroskopik tədqiqatlardan göründüyü kimi, sitoskeletonun müxtəlif strukturları bir-biri ilə və membran orqanoidləri ilə əlaqələndirilir. Elektron mikroqraflarda görünən "körpülər" uzun müddətdir naməlum təbiətli bağlayıcı strukturlar hesab olunurdu. Daha sonra məlum oldu ki, molekulyar motorlar kinesinlər və dininlər bir çox hüceyrə orqanoidlərinin mikrotubullarla əlaqəsinə cavabdehdirlər. İF-nin mikrotubullarla qarşılıqlı əlaqəsi üçün kinesinin rolu bu motor zülalının işini bloklayan antikorlardan istifadə etməklə nümayiş etdirildi. Məlum oldu ki, İF-nin mikrotubullar boyunca radial paylanması kinesindən asılı daşıma ilə bağlıdır.

Lakin İF-nin bir çox hüceyrə komponentləri ilə qarşılıqlı əlaqəsində əsas rolu onları orqanellər, mikrofilamentlər və mikrotubullarla və hüceyrələrarası təmaslarla birləşdirən IFAP-lar oynayır. Desmoplakin, BPAG1 və plektin kimi zülallar plakin ailəsinə aiddir. Onların hamısında dimerik kompleksin əmələ gəlməsi zamanı burulmuş spiral əmələ gətirən çox uzun mərkəzi α-helikal domen var. Mərkəzi domen spiralvari olmayan N-terminal domeni ilə əhatə olunmuşdur, bu domendə aktin bağlayan yerlər və/yaxud mikrotubula bağlanma yerləri və C-terminal domeni var ki, bu da IF bağlayan yerlərə əlavə olaraq dəyişən sayda desmoplakin üçün xarakterik olan təkrar domenlər A, B, C.

Ən yaxşı öyrənilmiş zülal üç fərqli sitoskelet sistemini birləşdirə bilən və müxtəlif zülallarla qarşılıqlı əlaqədə olan plektindir. Elektron mikroskopiyadan istifadə edərək, plektinin PF-dən uzanan, təxminən 200 nm uzunluğunda və 23 nm qalınlığında yanal proseslər meydana gətirdiyini görmək olar. Plektinin hər iki ucunda İF-ə bağlanma qabiliyyəti onun zəncirinin uclarının xassələrinə görə eyni olması, molekullarının isə homotetramer olması fikrinə gətirib çıxardı. Vimentin-plektin komplekslərinin kəmiyyət təhlili göstərdi ki, 1 µm uzunluğunda İF bölgəsində 10 plektin molekulu var. Əzələlərdə plektin Z-diskləri və hüceyrədaxili miofibrilyar iskele əmələ gətirən strukturların yaxınlığında desmin IF ilə kolokallaşır.

6.2. Orqanoidlərin hüceyrədaxili paylanması

Son vaxtlara qədər heç kim İF-lərin membran daşınmasında iştirak edə biləcəyini güman etmirdi, lakin bu yaxınlarda İF-lərin təkcə membran orqanoidlərinin daşınmasında deyil, həm də onların fəaliyyətində mühüm rol oynadığı sübut edilmişdir.

6.2.1. Mitoxondriya və ara filamentlər

Mitoxondriya hüceyrə fiziologiyası üçün ən vacib membran orqanellələrindən biridir. Onlar müxtəlif hüceyrə tiplərində İF-nin yaxınlığında yerləşirlər və bu, mühüm rol oynayır. Beləliklə, məlum oldu ki, ürək və skelet əzələlərindəki mitoxondriyalarda desminsiz, morfologiya və hüceyrədaxili lokalizasiya dəyişir. Bundan əlavə, belə mitoxondriyalarda matrisin mütərəqqi məhvi müşahidə olunur və onlar özləri sarkolemmanın yaxınlığında qruplarda toplanırlar. Bütün bu dəyişikliklər mitoxondrial funksiyaların pozulmasına gətirib çıxarır: maksimum tənəffüs dərəcəsi azalır, ADP ilə stimullaşdırılan oksigen istehlakı azalır, kreatin kinaz yox olur, sitoxrom c səviyyəsi azalır.

6.2.2. Golgi aparatı və ara filamentlər

Golgi aparatı mikrotubulların təşkili mərkəzinə yaxın PF boyunca yerləşir. Golgi aparatı ilə vimentin İF-lərin qarşılıqlı əlaqəsi yaxşı öyrənilmiş və onların bağlandığı zülallar tapılmışdır. Onlardan biri histidini parçalayan zülal olan forma-imino-transferaza siklodeaminazdır. Golgi aparatının digər zülalı GM130 da mikrotubullar məhv edildikdə vimentin filamentləri boyunca lokallaşdırılır və bu, Qolji aparatının paylanmasının pozulmasına səbəb olur. Üçüncü zülal MICAL (CasL ilə qarşılıqlı əlaqədə olan molekul) birbaşa vimentini və endoplazmatik retikulumdan Qolji aparatına vezikulyar daşımanın əsas iştirakçısı olan Rab1 GTPazanı bağlayır. Beləliklə, hüceyrə kulturasında tədqiq edilən İF ilə Qolji aparatı arasındakı əlaqə, görünür, mühüm fizioloji rol oynayır.

6.2.3. Endosomlar, lizosomlar və ara filamentlər

İF-nin membran orqanoidlərinin funksiyalarında iştirakının başqa bir nümunəsi onların endosomların və lizosomların daşınmasında roludur. Müəyyən edilmişdir ki, vimentin, periferin və α-interneksin AP-3 adapter zülalına bağlanır. AP-3 zülalı endosomal və lizosomal bölmələr arasında veziküllərin daşınmasında iştirak edən və zülalların lizosomlara və toxuma xüsusi orqanellalarına melanosomlara, hematopoetik qranullara və sinaptik veziküllərə daxil olmasını tənzimləyən heterotetramerik adapter kompleksidir. AP-3 zülalı β3A və β3B alt bölmələrinin ixtisaslaşmış domeni vasitəsilə İF ilə qarşılıqlı əlaqədə olur ki, bu da zülalların çeşidlənməsi ilə əlaqəli AP-3 funksiyası üçün tələb olunur və bu, onun vimentinlə qarşılıqlı əlaqədə olan yeganə yeridir. Hüceyrələrdə AP-3 və ya vimentinin olmaması eyni fenotipin görünüşünə səbəb olur, hər iki halda sink ionlarının paylanması pozulur. AP-3 və ya vimentin olmayan fibroblastlarda onun səviyyəsi azalır. Hüceyrədaxili sink əsasən endositik veziküllərdə və endosomlarda lokallaşdırılır və onun saxlanması onların membranları vasitəsilə xlorid ionlarının cərəyanından asılıdır. Xlorun daxil olduğu kanallar həm endosomlarda pH-ı, həm də onlarda sink ionlarının saxlanmasını tənzimləyir. Bu kanalları meydana gətirən zülallar AP-3 adapter kompleksinin əlaqəli olduğu membran vezikülləri ilə nəql olunur. Güman edilir ki, hüceyrələrdə AP-3 kompleksinin olmaması xlorid ionlarının daşınması ilə müəyyən edilən endosomlar daxilində pH-ın pozulmasına gətirib çıxarır. Vimentin olmayan hüceyrələrdə veziküllərdəki sink miqdarı 40 dəfə azalır.

AP-3 kompleksi ilə daşınan digər yük LAMP-2 (lizosomla əlaqəli membran zülalı) molekuludur. Bu, endoplazmatik retikulumdan əmələ gələn, parçalanma üçün nəzərdə tutulmuş orqanellanı əhatə edən və onu lizosomlara və ya endosomlara çatdıran avtofaqosom vakuolları ilə birləşmələri üçün lazım olan endosomların və lizosomların rezident zülalıdır. Göstərilmişdir ki, İF yığılmasının pozulması avtofaqosom vakuollarının formalaşmasının pozulmasına gətirib çıxarır, lakin onların qarşılıqlı təsir mexanizmi hələ məlum deyil. PF və AR-3-ün birgə fəaliyyətinin LAMP-2 zülalının daşınması ilə əlaqəli olduğu güman edilir. Bununla belə, qeyd etmək vacibdir ki, endosomların və lizosomların lokalizasiyası İF-dən asılı deyil.

6.2.4. Əsas və ara filamentlər

PF-nin mühüm funksiyalarından biri nüvələrin lokalizasiyasıdır. Lakin nüvənin lokalizasiyasında İF-nin rolu hələ kifayət qədər öyrənilməmişdir. Çox güman ki, nüvəni yerində saxlamaq və sitoskeletonun qalan hissəsi ilə qarşılıqlı əlaqədə ola biləcək zülalları cəlb etməkdən ibarətdir.

6.2.5. Aralıq filamentlərin digər funksiyaları

İF-nin digər məlum funksiyalarına onların membranların lipid tərkibinin saxlanmasında iştirakı daxildir. Belə ki, preadipositlərdə vimentin İF strukturunun olmaması və ya pozulması triqliseridlərin dayanıqlığının azalmasına, fibroblastlarda və adrenal hüceyrələrdə isə xolesterin mübadiləsinin pozulmasına səbəb olur. Bir sıra məlumatlar göstərir ki, membranların lipid tərkibində dəyişikliklər endosomal yolun gec mərhələlərində baş verən zədələnmə nəticəsində yaranır. Məlum oldu ki, xolesterin mübadiləsinin əsas fermentlərindən biri olan oksisterol bağlayan zülal vimentin İF-ləri ilə qarşılıqlı əlaqədə olur. PF olmayan hüceyrələrdə xolesterolun sintezində artım və ondan esterin əmələ gəlməsində azalma var. Bunun həmçinin xolesterolun endosom və lizosomal membranlara ötürülməsinin pozulması ilə əlaqəli olduğuna inanılır. PF olmayan hüceyrələrdə qlikosfinqolipidlərin yetişməsi də yavaşlayır, çünki onların Qolji aparatından endosom sisteminə daşınması çətindir. Lipidlərin daşınmasında pozğunluqlar, görünür, nəqliyyat veziküllərinin PF ilə qarşılıqlı təsirinin rolunun son dərəcə vacib olduğunu göstərir. Yekun olaraq, hüceyrədə IF funksiyalarının müxtəlifliyini qeyd edə bilərik. Onlar sitoskeletin digər komponentləri ilə yanaşı hüceyrənin mexaniki möhkəmliyini təmin edir, hüceyrədaxili orqanoidlərin və nüvənin düzgün yerləşməsində, zülalların daşınmasında iştirak edirlər. Bununla belə, bu qarşılıqlı əlaqənin bəzi detalları və incə mexanizmləri, eləcə də bir çox iştirakçıların rolları qeyri-müəyyən olaraq qalır.

NƏTİCƏ

Müxtəlif hüceyrə tiplərində İF-nin fəaliyyət prinsiplərinin və mexanizmlərinin daha dərindən öyrənilməsi ehtiyacı, ilk növbədə, bu sitoskeletal strukturlarla əlaqəli pozğunluqların bir çox patoloji vəziyyətin səbəbi olması ilə diktə olunur. Bu günə qədər ağır irsi xəstəliklərin əsasını təşkil edən İF zülallarının genlərindəki mutasiyalar müəyyən edilmişdir. Onların arasında keratin 5 və 14 mutasiyaları ilə əlaqəli irsi büllöz epidermoliz kimi; desmin pozğunluqları nəticəsində yaranan miyopatiya və kardiyomiyopatiya; müvafiq olaraq periferin və GFAP mutasiyaları ilə əlaqəli amiotrofik yanal skleroz və İskəndər xəstəliyi kimi ağır nevroloji xəstəliklər; Parkinson xəstəliyi və neyrofilament pozğunluqlarının səbəb olduğu bəzi digər ağır sinir patologiyaları. İF-lər haqqında fundamental biliklərin başqa bir tətbiqi onları müxtəlif bədxassəli şişlərin markerləri kimi əmələ gətirən zülalların uğurlu istifadəsi olmuşdur. Bir çox şiş növləri üçün "yanlış" IF zülalının növü diaqnostik marker kimi xidmət edə bilər. Son zamanlar, kök hüceyrələrdən istifadə probleminə artan marağa görə, bir çox tədqiqatçılar hüceyrə differensiasiyasının əlverişli markeri kimi diqqətlərini İF-ə yönəltdilər. Həqiqətən, hüceyrələrdə hansı IF zülalının ifadə edildiyini tapmaqla, onların növünü asanlıqla və tez müəyyən etmək olar. Beləliklə, İF-lər bir çox unikal xüsusiyyətlərə malik olan və hüceyrə fiziologiyasında mühüm rol oynayan sitoskeletonun mühüm tərkib hissəsidir.

ƏDƏBİYYAT

Wiki - Linki [Elektron resurs]. Giriş rejimi:http://wiki-linki.ru/Page/1580780.
Vimentin ara filamentləri və onların orqanoidlərin hüceyrədaxili paylanmasında rolu / A.A. Minin, M.V. Moldaver // Bioloji kimyada irəliləyişlər. 2008. T. 48, səh. 221-252.
Hüceyrə biologiyasına giriş. Ali məktəblər üçün dərslik. 4-cü nəşr, yenidən işlənmiş. və əlavə / Yu.S. Çentsov. M.: İCC "Akademkniqa", - 2004. 495 s.
Faler DM, Shields D. Hüceyrənin molekulyar biologiyası. Həkimlər üçün bələdçi. Per. ingilis dilindən. M.: BİNOM nəşriyyatı, 2006. 256 s.

Aralıq filamentlər (IF) fibrilyar monomerlərdən ibarət qalınlığı təxminən 8-10 nm olan ipə bənzəyir. Onlar əsasən perinuklear zonada və hüceyrə periferiyasına qədər uzanan və plazma membranının altında yerləşən fibril dəstələrində lokallaşdırılır (Şəkil 238, 240, 241). İF-lər bütün növ heyvan hüceyrələrində olur, lakin xüsusilə mexaniki stressə məruz qalanlarda çox olur: epidermal hüceyrələr, sinir prosesləri, hamar və zolaqlı əzələ hüceyrələrində. Bitki hüceyrələrində PF tapılmadı.

Aralıq filamentlər dörd növə bölünən böyük bir əlaqəli zülal qrupundan ibarətdir. Birinci növdür keratinlər, asidik və neytral, epitel hüceyrələrində tapılır; bu iki yarımtipdən heteropolimerlər əmələ gətirirlər. Keratinlər, əlavə olaraq, toxuma mənbəyindən asılı olaraq bəzi heterojenliyə malikdirlər. Belə ki, keratinin epiteldə 20-yə qədər formasına, saç və dırnaqlarda isə digər keratinin 10 formasına rast gəlinir. Keratinlərin molekulyar çəkisi 40 ilə 70 min vahid arasında dəyişir.

Üçüncü növdür neyrofilament zülalları(dəyirlər çəki 60 mindən 130 minə qədərdir) sinir hüceyrələrinin aksonlarında olur.

Nüvə lamina zülalları boş düzbucaqlı qəfəs əmələ gətirir. Belə lamina təbəqələri mitoz zamanı laminlərin fosforlaşması ilə sürətlə məhv olur.

Sitoplazmik ara filamentlər sitoskeletonun ən sabit və uzunömürlü elementlərindəndir.

Aralıq filamentlərin struktur xüsusiyyətləri və kimyəvi dayanıqlığı onların fiziki dayanıqlığını müəyyən edir. Onlar əhəmiyyətli fiziki stress keçirən hüceyrələrdə əsl dəstək sistemi kimi xidmət edirlər. Dərinin epidermisinin hüceyrələrində ara filamentlər desmosomlarla əlaqəli bağlamalar (tonofilamentlər) əmələ gətirir və sərt hüceyrədaxili şəbəkə yaradır (şək. 243). Beləliklə, bir çox on santimetrə qədər uzanan sinir aksonlarında PF və ya neyrofilamentlər sinir hüceyrələrinin nazik sitoplazmatik proseslərinin elastikliyini və bütövlüyünü təmin edən sərt bir baza yaradır. Eninə zolaqlı əzələ hüceyrələrində desmin filamentləri z-disklərin bir hissəsidir və onları həm sarkomerin bir hissəsi kimi, həm də qonşu miofibrillərdə, həmçinin plazma membranı ilə birləşdirir.

Aralıq filamentlər- qalınlığı təxminən 10 nm olan güclü və kimyəvi cəhətdən sabit zülal filamentləri (bu qalın mikrotubullar və mikrofilamentlər arasında aralıq dəyərdir). Onlar müxtəlif toxumaların hüceyrələrində olur (aşağıya bax) və sitoplazmanın müxtəlif hissələrində üçölçülü şəbəkələr şəklində yerləşir, nüvəni əhatə edir və epitel hüceyrələrinin desmosom və hemidesmosomlarının bir hissəsidir ( transmembran zülalları vasitəsilə sabitləndikləri plazmolemmada) neyronların proseslərinin bütün uzunluğu boyunca uzanır. Aralıq filamentlər ip kimi bir-birinə toxunmuş filamentli zülal molekullarından ibarətdir.

Aralıq filamentlərin funksiyaları yaxşı başa düşülmür; lakin onların nə hərəkətə, nə də hüceyrə bölünməsinə təsir etmədiyi müəyyən edilmişdir. Onların əsas funksiyalarına aşağıdakılar daxildir:

(1) struktur - sitoplazmanın müəyyən sahələrində orqanoidlərin paylanmasını təmin edən və dəstəkləyən;

(2) deformasiya qüvvələrinin vahid paylanmasının təmin edilməsi fərdi hüceyrələrin zədələnməsinin qarşısını alan toxuma hüceyrələri arasında (aralıq filamentlərin transmembran zülalları desmosomlar və hemidesmosomlarla əlaqəsi səbəbindən);

(3) təhsildə iştirak dərinin epitelində buynuzlu maddə; epitel hüceyrələrində digər zülallarla birləşərək keçilməz maneələr (buynuz tərəzi) əmələ gətirir, saç və dırnaqların əsas komponentidir;

(4) sinir hüceyrələrinin proseslərinin formasını saxlamaq və transmembran zülallarının (xüsusilə, ion kanallarının) fiksasiyası;

(5) miyofibrillərin tutulmasıəzələ toxumasında və onların kontraktil funksiyasını təmin edən plazmalemmaya bağlanır.

Aydındır ki, (2)-(5) rəqəmləri ilə işarələnmiş funksiyalar müxtəlif toxumalarda daha ümumi struktur funksiyanın (1) xüsusi təzahürləri kimi xidmət edir.

Zədələnmiş hüceyrədə ara filamentlər şəbəkəsi (sitoskeletonun digər komponentlərindən fərqli olaraq) dağılır və nüvə ətrafında cəmləşərək zədələnmiş orqanoidləri və zülal aqreqatlarını birləşdirir. Koza kimi, hüceyrənin zədələnmiş komponentlərini hüceyrədaxili həzm yolu ilə məhv etmək üçün cəmləyən özünəməxsus bir quruluş meydana gəlir. Zərərdən sonra hüceyrənin strukturunun və funksiyasının bərpası zamanı ara filamentlər şəbəkəsi yenidən sitoplazma boyunca yerləşdirilir. Mikrofilamentlərdən və mikrotubullardan fərqli olaraq, aralıq filamentlərin əmələ gəlməsi üçün ATP tələb olunmur və onlar daimi yığılma və dissosiasiyaya məruz qalmır, lakin daha az labil və nisbətən sabit strukturlardır.

İnsan hüceyrələrində və toxumalarında müxtəlif siniflərin ara filamentlərinin paylanması

Aralıq filamentlərin sinifləri və onların identifikasiyası.

Müxtəlif növ hüceyrələrdə ara filamentlərin quruluşunun oxşar olmasına baxmayaraq, onlar molekulyar çəkisi və kimyəvi təbiəti ilə əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir, bu da müxtəlif siniflərin ara filamentlərinə antikorlarla immunositokimyəvi üsullarla nümayiş etdirilə bilər. Aralıq filamentlərin 6 əsas sinfi var (yuxarıya bax). Əksər hüceyrələrin sitoplazması onların yalnız bir sinfini ehtiva edir; hüceyrələrin bir hissəsində iki sinif fərqlənir, onlardan biri əsasdır.

Aralıq filamentlərin siniflərinin müəyyən edilməsi, müalicə və proqnoz seçimini təyin edə bilən şiş hüceyrələrinin toxuma mənsubiyyətini müəyyən etmək üçün şişlərin diaqnozunda vacibdir. Ən böyük diaqnostik dəyər epitelial, əzələ və qlial mənşəli şişlərin markerləri kimi xidmət edən sitokeratinlərin, desmin və glial fibrilyar turşu zülalının aşkarlanmasıdır. Daha az aydın nəticələr, bir çox hüceyrə tipləri tərəfindən ifadə olunan və birgə ifadə edilən (aralıq filamentlərin digər siniflərinin zülalları ilə birlikdə ifadə olunan) vimentinin aşkarlanması ilə əldə edilir. Müəyyən bir lokalizasiyanın hüceyrələri üçün spesifik keratinlərin molekulyar formalarının ifadəsini və differensiasiya səviyyəsini təyin etməklə epiteliya zədələnmə dərəcəsi haqqında əhəmiyyətli məlumatlar əldə edilə bilər. Bu yolla, məsələn, epiteldə standart morfoloji üsullarla aşkar edilməyən erkən xərçəngöncəsi dəyişiklikləri müəyyən etmək mümkündür.

Aralıq filamentlər nüvə və sitoplazmik sitoskeletonun əsas komponentləridir

Aralıq filamentlər düzgün toxuma quruluşunu və funksiyasını qorumaq üçün lazımdır.

Çap baxımından ara filamentlər aktin filamentləri və mikrotubullar arasında yerləşir və güclü şəbəkələr əmələ gətirir.

Aralıq filamentlər zülal alt bölmələrindən ibarət polimerlərdir.

Aralıq filamentləri təşkil edən zülallar heterojendir və böyük və mürəkkəb genlər ailəsi tərəfindən kodlanır.

İnsanlarda 50-dən çox xəstəlik ara filamentlərin zülallarında mutasiyaların baş verməsi nəticəsində yaranır.

Mikrotubullar, aktin filamentləri (mikrofilamentlər) və ara filamentlər sitoskeletonu təşkil edən zülal filamentlərinin üç əsas sistemidir. Aralıq filamentlər sitoplazmada və nüvədə şəbəkə təşkil edir və bütün metazoa (heyvan) hüceyrələrində mövcuddur.

Hətta yaşamaq üçün vacib olan mikrotubullardan və aktin filamentlərindən fərqli olaraq təcrid olunmuş hüceyrələr in vitro, ara filamentlərin əsas funksiyası toxumaların və orqanların düzgün işləməsi üçün zəruri olan toxuma təşkilatı səviyyəsində özünü göstərir. Aralıq filamentlərin bəzi növləri hüceyrələri bir yerdə tutmaqda iştirak edir, bu da toxuma əmələ gəlməsi üçün zəruridir.

Aralıq filament zülalları bir neçə böyük ailə tərəfindən kodlanır genlər. Bu zülallar adi fizioloji şəraitdə hüceyrədəki ümumi hüceyrə zülalının 80%-ə qədərini təşkil edən mürəkkəb filamentlər sistemi təşkil edir. Aralıq filamentlərin hüceyrədaxili paylanması aktin filamentləri və mikrotubulların xarakterik xüsusiyyətlərindən fərqlənir.

Becərilmiş fibroblastlarda müxtəlif növ ara filamentlərin paylanması.
Vimentin və lamin B üçün immunofluoresan boyama. Vimentin sitoplazmada, laminlər isə nüvədədir.

Histoloqlar onları (neyronların neyrofibrilləri və epidermal hüceyrələrin tonofilamentləri şəklində) 1960-cı illərdə çox əvvəl kəşf etmişdir. əzələ toxumasının elektron mikroskopik müayinəsində fərdi filamentlər təsvir edilmişdir. Əzələ hüceyrələrində "aralıq" filamentlər miyozin II-nin "qalın filamentləri" ilə aktinin "nazik filamentləri" arasında diametrdə orta mövqe tuturdu. Onların orta diametri təxminən 10 nm-dir, yəni aktin filamentlərindən daha qalındır (təxminən 8 nm) və mikrotubullardan daha nazikdir (təxminən 25 nm). Hər üç filament sistemi aşağıdakı şəkildə göstərilmişdir.

Aralıq filament zülallarıümumi molekulyar quruluşla xarakterizə olunur və yüksək mexaniki möhkəmliyə malik filamentlərə polimerləşirlər. Elektron mikroskopda onlar eyni görünür. Yüksək onurğalılarda müvafiq zülallar ailəsi ən mürəkkəb şəkildə təşkil olunur və bu məsələ bu fəsildə nəzərdən keçiriləcəkdir.

Oxşar ara filamentlər onurğasızlarda da rast gəlinir, lakin onların müvafiq zülalları kodlayan genlərinin sayı onurğalılardan xeyli azdır. Həmçinin, onurğasızların ara filamentləri məməlilərə nisbətən daha az heterojendir və daha az toxuma spesifikliyinə malikdir. İnsan genomunda ara filament zülallarını kodlayan təxminən 70 gen var. Onlardan bir neçəsi üçün alternativ birləşməni nəzərə alsaq, bu zülalların ümumi sayı 75-ə yaxınlaşır.

Onlar daha çox sayda variantla təmsil olunur və daha heterojendir aktin və ya tubulin zülalları. Bütün aralıq filament zülalları toxuma spesifik ifadəsi ilə xarakterizə olunur. Diferensiasiya zamanı onların ifadəsi də dəyişir.

İfadə və biokimyəvi ilə bağlı məlumatların əksəriyyəti xassələri, onların funksiyaları və müəyyən xəstəliklərlə əlaqəsi qurulmadan əvvəl əldə edilmişdir. İndi göstərilmişdir ki, aralıq filament zülallarının genlərindəki mutasiyalar müxtəlif fenotipik təzahürlərlə xarakterizə olunan bir çox genetik xəstəliklərlə əlaqələndirilir. Bunlara varikoz damarlarından progeriyaya qədər ən azı 50 fərdi xəstəlik daxildir.

Demək olar ki, bütün növlər ara filament protein genləri toxuma kövrəkliyinin bəzi təzahür forması ilə əlaqələndirilir. Bu, toxumanın in vivo fəaliyyət göstərməsi üçün adekvat mexaniki gücün tələb olunduğunu və böyük ölçüdə birbaşa və ya dolayı yolla ara filamentlərlə əlaqəli olduğunu göstərir. Aralıq filament zülalları üçün genlərin ifadəsinin toxumaya xas olduğunu nəzərə alsaq, bütün bu zülalların toxuma hüceyrələrinə ən kiçik fərq çalarları verməsi tamamilə mümkündür. Toxuma hüceyrələri möhkəmlik, plastiklik, möhkəmliyi təmin edən strukturların yığılma və sökülmə sürəti kimi müxtəlif xüsusiyyətlərə ehtiyac duyur.

Ola bilsin ki, təkamül zamanı ara filament zülallarını kodlayan bu qədər çox genin yaranmasının səbəbi budur.

Elektron mikroskopda sitoskeletin əsas komponentləri.
Böyrək epitelinin ultranazik hissəsində aktin mikrofilamentləri, K8/K18 ara filamentləri və mikrotubullar görünür.