Спектрин
Спектрин представляет собой цитоскелета белок , который выстилает внутриклеточную сторону плазматической мембраны эукариотических клеток. Спектрин образует пятиугольные или гексагональные структуры, образуя каркас и играя важную роль в поддержании целостности плазматической мембраны и структуры цитоскелета. [1] Шестиугольные структуры образованы тетрамерами субъединиц спектрина, связанными с короткими актиновыми нитями на обоих концах тетрамера. Эти короткие актиновые нити действуют как соединительные комплексы, позволяя образовывать гексагональную сетку. Белок назван спектрином, поскольку он был впервые выделен как основной белковый компонент эритроцитов человека, обработанных мягкими детергентами; детергенты лизировали клетки, а гемоглобин и другие компоненты цитоплазмы вымывались. В световом микроскопе основную форму эритроцита все еще можно было увидеть, поскольку содержащий спектрин подмембранный цитоскелет сохранял форму клетки в очертаниях. Это стало известно как «призрак» эритроцитов (призрак), поэтому основной белок призрака был назван спектрином.
При определенных типах повреждений головного мозга, таких как диффузное аксональное повреждение , спектрин необратимо расщепляется протеолитическим ферментом кальпаином , разрушая цитоскелет. [2] на мембране Расщепление спектрина приводит к образованию пузырей и, в конечном итоге, к их разрушению, что обычно приводит к гибели клетки. [3] Субъединицы спектрина также могут расщепляться ферментами семейства каспаз , а кальпаин и каспаза производят различные продукты распада спектрина, которые можно обнаружить с помощью вестерн-блоттинга с соответствующими антителами. Расщепление кальпаина может указывать на активацию некроза , тогда как расщепление каспазы может указывать на апоптоз . [4]
В эритроцитах
[ редактировать ]Удобство использования эритроцитов по сравнению с другими типами клеток означает, что они стали стандартной моделью для исследования спектринового цитоскелета. Димерный спектрин образуется в результате латеральной ассоциации мономеров αI и βI с образованием димера. Затем димеры соединяются друг с другом, образуя тетрамер. Конец-в-конец ассоциация этих тетрамеров с короткими актиновыми нитями приводит к наблюдаемым гексагональным комплексам.
У людей ассоциация с внутриклеточной поверхностью плазматической мембраны осуществляется путем непрямого взаимодействия, посредством прямых взаимодействий с белком 4.1 и анкирином , с полосой трансмембранного переносчика ионов 3. Белок 4.2 связывает хвостовую область спектрина с трансмембранным белком гликофорином А. [5] У животных спектрин образует сеть, придающую эритроцитам их форму.
Модель эритроцитов демонстрирует важность спектринового цитоскелета, поскольку мутации в спектрине обычно вызывают наследственные дефекты эритроцитов, включая наследственный эллиптоцитоз и редко наследственный сфероцитоз . [6]
У беспозвоночных
[ редактировать ]имеется три спектрина У беспозвоночных : α,β и βH . Мутации β H- спектрина у C. elegans вызывают дефекты морфогенеза, в результате чего животное становится значительно более коротким, но в остальном в основном нормальным, которое двигается и размножается. Этих животных называют «sma» из-за их маленького фенотипа и несущих мутации в гене sma-1 C. elegans . [7] Мутация β-спектрина у C. elegans приводит к нескоординированному фенотипу , при котором черви парализованы и намного короче, чем у дикого типа . [8] Помимо морфологических эффектов, мутация Unc-70 также приводит к повреждению нейронов . Число нейронов нормальное, но рост нейронов нарушен.
Аналогичным образом спектрин играет роль в дрозофилы нейронах . Нокаут α- или β-спектрина у D. melanogaster приводит к образованию нейронов, которые морфологически нормальны, но имеют сниженную нейротрансмиссию в нервно-мышечных соединениях . [9] У животных спектрин образует сеть, придающую эритроцитам их форму.
У позвоночных
[ редактировать ]Гены спектрина позвоночных
[ редактировать ]Семейство генов спектрина претерпело расширение в ходе эволюции. Вместо одного α- и двух β-генов у беспозвоночных существует два α-спектрина (αI и αII) и пять β-спектринов (от βI до V), названных в порядке открытия.
У человека гены:
Продукции спектрина способствует транскрипционный фактор GATA1 .
Роль в мышечной ткани
[ редактировать ]Существуют некоторые доказательства роли спектринов в мышечных тканях. В клетках миокарда распределение всех спектринов совпадает с Z-дисками и плазматической мембраной миофибрилл . [10] Кроме того, мыши с нокаутом анкирина (ankB) нарушили гомеостаз кальция в миокарде. У пораженных мышей нарушена морфология z-диапазона и саркомеров. В этой экспериментальной модели рецепторы рианодина и IP3 имеют аномальное распределение в культивируемых миоцитах. Передача сигналов кальция в культивируемых клетках нарушается. У людей мутация в гене AnkB приводит к синдрому удлиненного интервала QT и внезапной смерти, что усиливает доказательства роли спектринового цитоскелета в возбудимых тканях.
См. также
[ редактировать ]- Протеопедия 2 о комплексе кальмодулина и альфа11спектрина
- Спектриновый повтор
- Гликофорин C помогает закрепить спектрин-актиновый цитоскелет на клеточной мембране эритроцитов.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ха, Ги Ён; Гланц, Сьюзен Б.; Дже, Суджон; Морроу, Джон С.; Ким, Юнг Х. (декабрь 2001 г.). «Кальпаиновый протеолиз альфа-II-спектрина в мозге нормального взрослого человека». Неврология. Летт . 316 (1): 41–4. дои : 10.1016/S0304-3940(01)02371-0 . ПМИД 11720774 . S2CID 53270680 .
- ^ Бюки, А.; Оконкво, DO; Ван, К.К.; Повлишок, Дж.Т. (апрель 2000 г.). «Высвобождение цитохрома С и активация каспаз при травматическом аксональном повреждении» . Дж. Нейроски . 20 (8): 2825–34. doi : 10.1523/JNEUROSCI.20-08-02825.2000 . ПМК 6772193 . ПМИД 10751434 .
- ^ Кастильо, MR; Бэбсон, младший. (1998). "Ка 2+ -зависимые механизмы повреждения клеток в культивируемых корковых нейронах». Neuroscience . 86 (4): 1133–1144. : 10.1016 /S0306-4522(98)00070-0 . PMID 9697120. . S2CID 54228571 doi
- ^ Ли, Цзя; Ли, Сюэ-Юань; Фэн, Донг-Фу; Пан, Донг-Чао (декабрь 2010 г.). «Биомаркеры, связанные с диффузным травматическим аксональным повреждением: изучение патогенеза, ранняя диагностика и прогноз». Дж. Травма . 69 (6): 1610–1618. doi : 10.1097/TA.0b013e3181f5a9ed . ПМИД 21150538 .
- ^ Патологическая основа заболевания, 8-е издание Роббинс и Котран (2010), стр. 642
- ^ Делоне, Дж (1995). «Генетические нарушения мембран эритроцитов» . Письма ФЭБС . 369 (1): 34–37. дои : 10.1016/0014-5793(95)00460-Q . ПМИД 7641880 .
- ^ Маккеун, К; Прайтис В.М.; Остин Дж. А. (1998). «sma-1 кодирует гомолог бетаH-спектрина, необходимый для морфогенеза Caenorhabditis elegans» . Разработка . 125 (11): 2087–98. дои : 10.1242/dev.125.11.2087 . ПМИД 9570773 .
- ^ Хаммарлунд, М; Дэвис В.С.; Йоргенсен Э.М. (2000). «Мутации в β-спектрине нарушают рост аксонов и структуру саркомера» . Журнал клеточной биологии . 149 (4): 931–942. дои : 10.1083/jcb.149.4.931 . ПМК 2174563 . ПМИД 10811832 .
- ^ Физерстоун, Делавэр; Дэвис В.С.; Дюбрей RR; Броуди К. (2001). «Мутации альфа- и бета-спектрина дрозофилы нарушают высвобождение пресинаптических нейротрансмиттеров» . Журнал неврологии . 21 (12): 4215–4224. doi : 10.1523/JNEUROSCI.21-12-04215.2001 . ПМК 6762771 . ПМИД 11404407 .
- ^ Беннетт, премьер-министр; Бейнс А.Дж.; Лекомт МС; Мэггс AM; Пиндер Дж. К. (2004). «Не только белок плазматической мембраны: в клетках сердечной мышцы альфа-II спектрин также демонстрирует тесную связь с миофибриллами». Журнал исследований мышц и подвижности клеток . 25 (2): 119–126. дои : 10.1023/B:JURE.0000035892.77399.51 . ПМИД 15360127 . S2CID 10297147 .