Neuron cytoskelet: dele og funktioner

Cytoskeletet er en tredimensionel struktur i alle eukaryote celler og kan derfor findes i neuroner.

Selvom det ikke adskiller sig meget fra andre somatiske celler, Neurons cytoskelet har nogle egne egenskaberud over at være vigtige, når de har defekter, som det er tilfældet med Alzheimers sygdom.

Dernæst vil vi se de tre typer filamenter, der udgør denne struktur, deres særegenheder i forhold til resten af ​​cytoskeletoner, og hvordan den påvirkes i Alzheimers.

• Relateret artikel: "Hvad er neuronens dele?"

Neuronets cytoskelet

Cytoskeletet er et af de definerende elementer i eukaryote cellerdet vil sige dem, der har en defineret kerne, en struktur, der kan observeres i dyre- og planteceller. Denne struktur er i det væsentlige det indre stillads, hvorpå organellerne understøttes, og organiserer cytosolen og de vesikler, der findes i den, såsom lysosomer.

Neuroner er eukaryote celler, der er specialiserede i at danne forbindelser med andre og udgøre nervesystemet, og som med enhver anden eukaryot celle, besidder neuroner cytoskelet. Neuronets cytoskelet er strukturelt set ikke meget anderledes end nogen anden celle med mikrotubuli, mellemfilamenter og actinfilamenter.

Nedenfor ser vi hver af disse tre typer filamenter eller rør, der specificerer, hvordan neurons cytoskelet adskiller sig fra andre somatiske celler.

Mikrotubuli

Neuronets mikrotubuli er ikke meget forskellige fra dem, der kan findes i andre celler i kroppen. Dets hovedstruktur består af en 50 kDa tubulin-underenhedspolymer, som er skruet på en sådan måde, at det danner et hulrør med en diameter på 25 nanometer.

Der er to typer tubulin: alfa og beta. Begge er proteiner, der ikke er meget forskellige fra hinanden, med en sekvenslighed tæt på 40%. Det er disse proteiner, der udgør det hule rør gennem dannelsen af ​​protofilamenter, der kommer sammen lateralt og dermed danner mikrotubuli.

Tubulin er et vigtigt stof, siden dens dimerer er ansvarlige for sammenføjning af to molekyler guanosintrifosfat (GTP)dimerer, som har evnen til at udføre enzymatisk aktivitet på de samme molekyler. Det er gennem denne GTPase-aktivitet, at det er involveret i dannelsen (samling) og adskillelse (adskillelse) af mikrotubuli selv, hvilket giver fleksibilitet og evnen til at ændre den cytoskeletale struktur.

Axon mikrotubuli og dendritter er ikke kontinuerlige med cellelegemetde er heller ikke forbundet med noget synligt MTOC (mikrotubuli-organiseringscenter). Axonale mikrorør kan være 100 um lange, men har ensartet polaritet. I modsætning hertil er dendritternes mikrotubuli kortere og udviser blandet polaritet, hvor kun 50% af deres mikrotubuli er orienteret mod afslutningen distalt til cellelegemet.

Selvom mikrotubuli i neuroner er sammensat af de samme komponenter, som kan findes i andre celler, skal det bemærkes, at de kan udgøre nogle forskelle. Hjernens mikrotubuli indeholder tubuliner af forskellige isotyper og med en række proteiner associeret med dem. Hvad mere er, mikrotubuli-sammensætning varierer afhængigt af placeringen i neuronen, Ligesom axoner bølger dendritter. Dette antyder, at mikrotubuli i hjernen kunne specialisere sig i forskellige opgaver afhængigt af de unikke miljøer, som neuronen giver.

Mellemliggende filamenter

Som med mikrotubuli er de mellemliggende filamenter komponenter lige så meget af den neuronale cytostruktur som for enhver anden celle. Disse filamenter spiller en meget interessant rolle i bestemmelsen af ​​celleens specificitetud over at blive brugt som markører for celledifferentiering. Tilsyneladende ligner disse filamenter et reb.

I kroppen er der op til fem typer mellemliggende filamenter, bestilt fra I til V, og nogle af dem er dem, der kan findes i neuronen:

Mellemliggende filamenter af type I og II er af keratin-natur og kan findes i forskellige kombinationer med epitelceller i kroppen.. I modsætning hertil kan type III-celler findes i mindre differentierede celler, såsom gliaceller eller forløbere. neuronale celler, selvom de også er set i mere dannede celler, såsom dem der udgør glat muskelvæv og i astrocytter moden.

Type IV mellemliggende filamenter er specifikke for neuroner, der præsenterer et fælles mønster mellem exoner og introner., der adskiller sig markant fra de tre foregående typer. Type V er dem, der findes i de nukleare laminer og danner den del, der omgiver cellekernen.

Selvom disse fem forskellige typer mellemfilamenter er mere eller mindre specifikke for visse celler, er det værd at nævne, at nervesystemet indeholder mangfoldighed af disse. På trods af deres molekylære heterogenitet er alle mellemliggende filamenter i eukaryote celler De præsenterer, som vi har nævnt, som fibre, der ligner et reb med en diameter mellem 8 og 12 nanometer.

De neurale filamenter kan være hundreder af mikrometer lange, ud over at have fremspring i form af laterale arme. På den anden side er disse filamenter i andre somatiske celler, såsom dem af glia- og ikke-neuronale celler, kortere og mangler laterale arme.

Hovedtypen af ​​mellemfilament, der kan findes i neuronens myeliniserede axoner, består af tre proteinunderenheder, der danner en triplet: en underenhed med høj molekylvægt (NFH, 180 til 200 kDa), en underenhed med medium molekylvægt (NFM, 130 til 170 kDa) og en underenhed med lav molekylvægt (NFL, 60 til 70 kDa). Hver proteinsubenhed er kodet af et separat gen. Disse proteiner er dem, der udgør type IV-filamenter, som kun udtrykkes i neuroner og har en karakteristisk struktur.

Men selvom de i nervesystemet er type IV, kan andre filamenter også findes i det. Vimentin er et af proteinerne, der udgør type III-filamenter, til stede i en lang række celler, herunder fibroblaster, mikroglia og glatte muskelceller. De findes også i embryonale celler som forløbere for glia og neuroner. Astrocytter og Schwann-celler indeholder surt fibrillært glialprotein, som udgør type III-filamenter.

Actin mikrofilamenter

Actin-mikrofilamenter er de ældste komponenter i cytoskelettet. De består af 43 kDa actinmonomerer, der er arrangeret som to strenge af perler med en diameter på 4 til 6 nanometer.

Actin-mikrofilamenter kan findes i neuroner og gliaceller, men de findes især koncentreret i presynaptiske terminaler, dendritiske pigge og vækstkegler neurale.

Hvilken rolle spiller det neuronale cytoskelet i Alzheimers?

Det er fundet et forhold mellem tilstedeværelsen af ​​beta-amyloidpeptider, komponenter af plaques, der akkumuleres i hjernen i Alzheimers sygdomog det hurtige tab af dynamik i det neuronale cytoskelet, især i dendritterne, hvor nerveimpulsen modtages. Da denne del er mindre dynamisk, bliver transmission af information mindre effektiv ud over faldende synaptisk aktivitet.

I en sund neuron, dets cytoskelet består af actinfilamenter, der, selvom de er forankrede, har en vis fleksibilitet. Så den nødvendige dynamik gives, så neuronen kan tilpasse sig miljøets krav der er et protein, cofilin 1, som er ansvarlig for at skære actinfilamenter og adskille deres enheder. Således ændrer strukturen form, men hvis cofilin 1 er phosphoryleret, dvs. at der tilsættes et fosforatom, holder det op med at fungere korrekt.

Eksponering for beta-amyloidpeptider har vist sig at inducere øget phosphorylering af cofilin 1. Dette får cytoskeletet til at miste dynamik, da actinfilamenterne stabiliserer sig, og strukturen mister fleksibilitet. Dendritiske pigge mister funktion.

En af årsagerne, der fremstiller cofilin 1-phosphorylat, er, når enzymet ROCK (Rho-kinase) virker på det. Dette enzym phosphorylerer molekyler, der inducerer eller deaktiverer deres aktivitet, og vil være en af ​​årsagerne til Alzheimers symptomer, da det deaktiverer cofilin 1. For at undgå denne effekt, især i de tidlige stadier af sygdommen, er der stoffet Fasucil, som hæmmer dette enzyms virkning og forhindrer cofilin 1 i at miste sin funktion.

Bibliografiske referencer:

• Molina, Y.. (2017). Cytoskelet og neurotransmission. Molekylære baser og proteininteraktioner mellem vesikulær transport og fusion i en neuroendokrin model. UMH Doctorate Magazine. 2. 4. 10.21134 / doctumh.v2i1.1263.
• Kirkpatrick LL, Brady ST. Molekylære komponenter i det neuronale cytoskelet. I: Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW, et al., Redaktører. Grundlæggende neurokemi: Molekylære, cellulære og medicinske aspekter. 6. udgave. Philadelphia: Lippincott-Raven; 1999. Ledig fra: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
• Rush, T. et al (2018) Synaptotoksicitet ved Alzheimers sygdom involverede en dysregulering af actin-cytoskelet dynamik gennem cofilin 1 fosforylering Journal of Neuroscience doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1409-18.2018