Костамер
| Костамер | |
|---|---|
 Структура костамеров в квадрицепсах мыши | |
| Подробности | |
| Часть | Поперечно-полосатая мышца |
| Идентификаторы | |
| латинский | костамерум |
| МеШ | D054974 |
| ТД | Х2.00.05.2.01013 |
| Анатомическая терминология | |
Костамер . – структурно-функциональный компонент поперечнополосатых мышечных клеток [1] который соединяет саркомер мышцы с клеточной мембраной (т.е. сарколеммой). [2]
Костамеры представляют собой субсарколеммальные белковые комплексы, выровненные по окружности с Z-диском периферических миофибрилл . [3] [4] [5] Они физически соединяют саркомеры, генерирующие силу, с сарколеммой в клетках поперечно-полосатых мышц и, таким образом, считаются одной из нескольких « ахиллесовых пят » скелетных мышц, критическим компонентом морфологии поперечно-полосатых мышц, который, как полагают, при нарушении непосредственно способствует развитию нескольких различных миопатий . [6]
Дистрофин -ассоциированный белковый комплекс , также называемый дистрофин-ассоциированным гликопротеиновым комплексом (DGC или DAGC), [2] содержит различные интегральные и периферические мембранные белки, такие как дистрогликаны и саркогликаны , которые, как полагают, отвечают за связь внутренней цитоскелетной системы отдельных миофибрилл со структурными белками внеклеточного матрикса (такими как коллаген и ламинин ). Следовательно, это одна из особенностей сарколеммы, которая помогает связать саркомер с внеклеточной соединительной тканью, как показали некоторые эксперименты. [7] Белок десмин также может связываться с комплексом DAG, и известно, что его участки участвуют в передаче сигналов.
Структура
[ редактировать ]Костамеры представляют собой сложную сеть белков и гликопротеинов. [8] и может рассматриваться как состоящий из двух основных белковых комплексов: дистрофин-гликопротеинового комплекса (ДГК) и комплекса интегрин-винкулин-талин . [9] Саркогликаны ДГК и интегрины комплекса интегрин- винкулин -талин прикрепляются непосредственно к филамину С, компоненту Z-диска, связывая эти белковые комплексы костамеров с комплексами Z-диска. [9] Другими словами, филамин С физически связывает два комплекса, составляющих костамер, с саркомерами, взаимодействуя с саркогликанами в DGC и интегринами комплекса интегрин-винкулин-талин. [9]
DGC состоит из периферических и интегральных белков, которые физически пересекают сарколемму и соединяют ECM с цитоскелетом на основе F-актина. [9] Основными белками DGC являются дистрофин , саркогликаны (включая альфа-, бета-, гамма- и лямбда-саркогликаны), саркоспан , дистрогликан (альфа и бета) и синтрофин . [9] Считается, что эти белки играют важную роль в поддержании структурной целостности сарколеммы во время сокращения и растяжения, а потеря этих основных белков приводит к прогрессирующему повреждению, вызванному сокращением. [9]
Компоненты винкулин и талин комплекса интегрин-винкулин-талин представляют собой белки цитоскелета, физически прикрепленные к костамеру в целом через компоненты интегрина, которые представляют собой трансмембранные белки, которые напрямую взаимодействуют с филамином C Z-диска. [9]
Функция
[ редактировать ]Костамеры выполняют несколько основных функций. [8] [9] [10] Во-первых, они удерживают сарколемму на одном уровне с саркомером во время сокращения и последующего расслабления. [10] Они также ответственны за латеральную передачу генерируемой саркомером сократительной силы к сарколемме и внеклеточному матриксу . [9] [10] Только 20-30% общей силы, генерируемой сокращением саркомера, передается в продольном направлении, что позволяет предположить, что большая часть силы, генерируемой саркомерами, передается в латеральном направлении, перпендикулярно сокращающимся волокнам миофибрилл. [9] Большая часть силы, генерируемой саркомерами глубоко внутри мышечного волокна, передается перпендикулярно соседним миофибриллам, пока не достигнет периферических миофибрилл. В этот момент костамерный комплекс передает силу через сарколемму во внеклеточный матрикс. Латеральная передача силы костамерами помогает поддерживать одинаковую длину саркомеров в соседних мышечных клетках, которые находятся под контролем разных двигательных единиц и поэтому не синхронизированы в своих активных сокращениях; Другими словами, если одно мышечное волокно активно сокращается, а соседнее — нет, передача боковой силы помогает и этому второму волокну сокращаться. [8] Костамеры передают силы и в обратном направлении, передавая силы внешнего механического напряжения от сарколеммы к Z-диску. [9] Костамеры также участвуют в защите относительно слабой и лабильной сарколеммы от механических напряжений сокращения и растяжения. [8] [10] Белки механически поддерживают липидный бислой, а также могут способствовать организованному складыванию плазматической мембраны («гирлянде»), что минимизирует нагрузку на бислой во время сокращения и растяжения. [8] Наконец, костамеры также участвуют в оркестровке механически связанной передачи сигналов. [9]
Патология
[ редактировать ]Дисфункция белков, участвующих в костамерах, способствует развитию некоторых мышечных заболеваний, включая мышечные дистрофии и кардиомиопатии. [8] [10]
Динамика
[ редактировать ]Костамеры представляют собой динамические структуры. [8] Несколько исследований показали, что костамеры реагируют на механические, электрические и химические стимулы. [8] Например, механическое напряжение имеет решающее значение в регуляции экспрессии, стабильности и организации костамерного белка, а костамеры с дефицитом дистрофина могут ощущать повышенный механический стресс и пытаться компенсировать его рекрутированием филаментов. [8]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Костамеры в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH).
- ^ Jump up to: а б Шривастава, Д.; Ю, С (2006). «Растяжка для удовлетворения потребностей: интегрин-связанная киназа и сердечный насос» . Генс Дев . 20 (17): 2327–2331. дои : 10.1101/gad.1472506 . ПМИД 16951248 . 20:2327-2331
- ^ Пардо, Хосе V; Силициано, Джанет Д'Анджело; Крейг, Сьюзен В. (февраль 1983 г.). «Винкулинсодержащая корковая решетка в скелетных мышцах: элементы поперечной решетки («костамеры») отмечают места прикрепления между миофибриллами и сарколеммой» (PDF) . Труды Национальной академии наук . 80 (4): 1008–1012. Бибкод : 1983PNAS...80.1008P . дои : 10.1073/pnas.80.4.1008 . ПМЦ 393517 . ПМИД 6405378 .
- ^ Пардо, Хосе V; Силициано, Джанет Д'Анджело; Крейг, Сьюзен В. (1 октября 1983 г.). «Винкулин является компонентом обширной сети областей прикрепления миофибрилл к сарколемме в волокнах сердечной мышцы» . Журнал клеточной биологии . 97 (4): 1081–1088. дои : 10.1083/jcb.97.4.1081 . ПМК 2112590 . ПМИД 6413511 .
- ^ Крейг, Сьюзен В.; Пардо, Хосе V (1983). «Гамма-актин, спектрин и белки промежуточных филаментов колокализуются с винкулином в костамерах, местах прикрепления миофибрилл к сарколемме». Подвижность клеток . 3 (5): 449–462. дои : 10.1002/см.970030513 . ПМИД 6420066 .
- ^ Джеймс М. Эрвасти (2003). «Костамер: ахиллесова пята геркулесовой мускулатуры» . Ж. Биол. Хим . 278 (13591–13594): 13591–4. дои : 10.1074/jbc.R200021200 . ПМИД 12556452 .
- ^ Гарсиа-Пеладжио Карла; Блох Роберт; Ортега А; Гонсалес-Серратос Уго (2011). «Биомеханика сарколеммы и костамеров в одиночных волокнах скелетных мышц нормальных и дистрофин-нулевых мышей» . J Muscle Res Cell Motil . 31 (5–6): 323–336. дои : 10.1007/s10974-011-9238-9 . ПМК 4326082 . ПМИД 21312057 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Эрвасти, Джеймс М. (18 апреля 2003 г.). «Костамер: ахиллесова пята геркулесовой мускулатуры» . Журнал биологической химии . 278 (16): 13591–13594. дои : 10.1074/jbc.R200021200 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 12556452 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л Питер, Анджела К.; Ченг, Хунцян; Росс, Роберт С.; Ноултон, Кирк У.; Чен, Цзюй (май 2011 г.). «Костамер соединяет саркомеры с сарколеммой в поперечно-полосатой мышце» . Прогресс в детской кардиологии . 31 (2): 83–88. дои : 10.1016/j.ppedcard.2011.02.003 . ISSN 1058-9813 . ПМК 3770312 . ПМИД 24039381 .
- ^ Jump up to: а б с д и Блох, Роберт Дж.; Капетанаки, Яссеми; О'Нил, Андреа; Рид, Патрик; Уильямс, Макрей В.; Реснек, Венди Г.; Портер, Нил К.; Урситти, Жанин А. (октябрь 2002 г.). «Костамеры: повторяющиеся структуры сарколеммы скелетных мышц». Клиническая ортопедия и связанные с ней исследования . 403 (Дополнение к 403): S203-10. дои : 10.1097/00003086-200210001-00024 . ПМИД 12394470 .