Cytoskeleton neuronu: části a funkce

Cytoskelet je trojrozměrná struktura ve všech eukaryotických buňkách, a proto ji lze nalézt v neuronech.

Ačkoli se příliš neliší od jiných somatických buněk, cytoskelet neuronů má některé své vlastní charakteristiky, kromě toho, že jsou důležité, když mají vady, jako je tomu u Alzheimerovy choroby.

Dále uvidíme tři typy vláken, které tvoří tuto strukturu, jejich zvláštnosti s ohledem na zbytek cytoskeletonů a na to, jak je ovlivněna u Alzheimerovy choroby.

• Související článek: „Jaké jsou části neuronu?"

Cytoskeleton neuronu

Cytoskelet je jedním z určujících prvků eukaryotických buněk, tj. ty, které mají definované jádro, strukturu, kterou lze pozorovat ve zvířecích a rostlinných buňkách. Tato struktura je v podstatě vnitřní lešení, na kterém jsou podporovány organely, organizující cytosol a vezikuly v něm obsažené, jako jsou lysozomy.

Neurony jsou eukaryotické buňky specializované na vytváření spojení s ostatními a vytváření nervový systém a stejně jako u jakékoli jiné eukaryotické buňky i neurony cytoskelet. Cytoskeleton neuronu se strukturálně neliší od buněk jiných buněk, které mají mikrotubuly, střední vlákna a aktinová vlákna.

Níže uvidíme každý z těchto tří typů vláken nebo zkumavek, přičemž specifikujeme, jak se cytoskelet neuronu liší od ostatních somatických buněk.

Mikrotubuly

Mikrotubuly neuronu se příliš neliší od těch, které se nacházejí v jiných buňkách těla. Jeho hlavní struktura sestává z 50 kDa tubulinového podjednotkového polymeru, který je přišroubován tak, že tvoří dutou trubku o průměru 25 nanometrů.

Existují dva typy tubulinu: alfa a beta. Oba jsou proteiny, které se navzájem příliš neliší, s podobností sekvence blízkou 40%. Jsou to tyto proteiny, které tvoří dutou trubici, a to tvorbou protofilamentů, které se spojují bočně, čímž tvoří mikrotubul.

Tubulin je důležitá látka, protože jeho dimery jsou zodpovědné za spojení dvou molekul guanosin trifosfátu (GTP), dimery, které mají schopnost provádět enzymatickou aktivitu na stejných molekulách. Prostřednictvím této aktivity GTPase se podílí na formování (montáž) a demontáži (demontáž) samotných mikrotubulů, což dává flexibilitu a schopnost modifikovat cytoskeletální strukturu.

Axonové mikrotubuly a dendrity nejsou spojité s tělem buňky, ani nejsou spojeny s žádným viditelným MTOC (organizační centrum mikrotubulů). Axonální mikrotubuly mohou mít délku 100 μm, ale mají jednotnou polaritu. Naproti tomu jsou mikrotubuly dendritů kratší, vykazují smíšenou polaritu, pouze 50% jejich mikrotubulů je orientováno směrem ke konci distálně od těla buňky.

Ačkoli jsou mikrotubuly neuronů složeny ze stejných složek, jaké lze nalézt v jiných buňkách, je třeba poznamenat, že mohou představovat určité rozdíly. Mikrotubuly mozku obsahují tubuliny různých izotypů as nimi spojené různé proteiny. Co víc složení mikrotubulů se liší v závislosti na umístění v neuronu, Jako axony vlny dendrity. To naznačuje, že mikrotubuly v mozku by se mohly specializovat na různé úkoly, v závislosti na jedinečných prostředích, které neuron poskytuje.

Mezilehlá vlákna

Stejně jako u mikrotubulů jsou intermediální vlákna stejně součástí neuronální cytostruktury jako kterákoli jiná buňka. Tato vlákna hrají velmi zajímavou roli při určování stupně specificity buňky, kromě toho, že se používá jako markery buněčné diferenciace. Ve vzhledu tato vlákna připomínají lano.

V těle je až pět typů přechodných vláken seřazených od I do V a některá jsou ta, která se nacházejí v neuronu:

Meziproduktová vlákna typu I a II mají keratinovou povahu a lze je najít v různých kombinacích s epiteliálními buňkami těla.. Naproti tomu buňky typu III lze nalézt v méně diferencovaných buňkách, jako jsou gliové buňky nebo prekurzory. neuronální buňky, i když byly také pozorovány ve více formovaných buňkách, jako jsou ty, které tvoří tkáň hladkého svalstva, a v astrocytech zralý.

Meziproduktová vlákna typu IV jsou specifická pro neurony a představují společný vzor mezi exony a introny., které se výrazně liší od tří předchozích typů. Typ V jsou ty, které se nacházejí v jaderných vrstvách a tvoří část obklopující buněčné jádro.

Ačkoli těchto pět různých typů intermediálních vláken je více či méně specifických pro určité buňky, stojí za zmínku, že nervový systém obsahuje jejich rozmanitost. Přes jejich molekulární heterogenitu jsou všechna intermediální vlákna v eukaryotických buňkách Představují, jak jsme již zmínili, vlákna jako lano o průměru 8 až 12 nanometry.

Nervová vlákna může mít stovky mikrometrů a navíc má výstupky v podobě bočních ramen. Naproti tomu v jiných somatických buňkách, jako jsou buňky glia a jiné než neuronální buňky, jsou tato vlákna kratší a postranní ramena postrádají.

Hlavní typ intermediárního vlákna, které lze nalézt v myelinizovaných axonech neuronu, se skládá ze tří proteinových podjednotek, které tvoří triplet: podjednotka s vysokou molekulovou hmotností (NFH, 180 až 200 kDa), podjednotka se střední molekulovou hmotností (NFM, 130 až 170 kDa) a podjednotka s nízkou molekulovou hmotností (NFL, 60 až 70 kDa). Každá proteinová podjednotka je kódována samostatným genem. Jedná se o proteiny, které tvoří vlákna typu IV, která jsou exprimována pouze v neuronech a mají charakteristickou strukturu.

I když jsou typické pro nervový systém typu IV, lze v něm nalézt i další vlákna. Vimentin je jedním z proteinů, které tvoří vlákna typu III, přítomné v široké škále buněk, včetně fibroblastů, mikroglií a buněk hladkého svalstva. Vyskytují se také v embryonálních buňkách jako prekurzory glií a neuronů. Astrocyty a Schwannovy buňky obsahují kyselý fibrilární gliový protein, který tvoří vlákna typu III.

Aktinová mikrofilamenta

Aktinová mikrofilamenta jsou nejstarší složkou cytoskeletu. Jsou vyrobeny z 43-kDa aktinových monomerů, které jsou uspořádány, jako by to byly dva řetězce kuliček, s průměrem 4 až 6 nanometrů.

Aktinová mikrofilamenta se nacházejí v neuronech a gliových buňkách, ale nacházejí se zvláště koncentrovaný v presynaptických zakončeních, dendritických trnech a růstových kuželech neurální.

Jakou roli hraje neuronový cytoskelet u Alzheimerovy choroby?

Bylo to nalezeno vztah mezi přítomností beta-amyloidních peptidů, složek plaků, které se hromadí v mozku při Alzheimerově choroběa rychlá ztráta dynamiky neuronového cytoskeletu, zejména v dendritech, kde je přijímán nervový impuls. Jelikož tato část je méně dynamická, přenos informací se stává méně efektivním, kromě snížení synaptické aktivity.

Ve zdravém neuronu jeho cytoskelet je tvořen aktinovými vlákny, která, i když jsou ukotvena, mají určitou flexibilitu. Aby byla dána potřebná dynamika, aby se neuron mohl přizpůsobit požadavkům prostředí existuje protein, cofilin 1, který je zodpovědný za řezání aktinových vláken a jejich oddělení Jednotky. Struktura tedy mění tvar, ale pokud je cofilin 1 fosforylován, tj. Je přidán atom fosforu, přestane fungovat správně.

Ukázalo se, že expozice beta-amyloidním peptidům indukuje zvýšenou fosforylaci cofilinu 1. To způsobí, že cytoskelet ztratí dynamiku, protože se aktinová vlákna stabilizují a struktura ztrácí pružnost. Dendritické trny ztrácejí funkci.

Jednou z příčin, které tvoří fosforylát cofilinu 1, je, když na něj působí enzym ROCK (Rho-kináza). Tento enzym fosforyluje molekuly, indukuje nebo deaktivuje jejich aktivitu, a byl by jednou z příčin Alzheimerových symptomů, protože deaktivuje kofilin 1. Aby se tomuto účinku zabránilo, zejména v časných stádiích nemoci, existuje lék Fasucil, který inhibuje působení tohoto enzymu a zabraňuje ztrátě funkce kofilinu 1.

Bibliografické odkazy:

• Molina, Y.. (2017). Cytoskelet a neurotransmise. Molekulární báze a proteinové interakce vezikulárního transportu a fúze v neuroendokrinním modelu. UMH Doctorate Magazine. 2. 4. 10.21134 / doctumh.v2i1.1263.
• Kirkpatrick LL, Brady ST. Molekulární složky neuronového cytoskeletu. In: Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW a kol., Editors. Základní neurochemie: Molekulární, buněčné a lékařské aspekty. 6. vydání. Filadelfie: Lippincott-Raven; 1999. Dostupný z: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
• Rush, T. et al (2018) Synaptotoxicita u Alzheimerovy choroby zahrnovala dysregulaci aktinového cytoskeletu dynamika prostřednictvím fosforylace cofilinu 1 The Journal of Neuroscience doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1409-18.2018