Neuronin sytoskeleton: osat ja toiminnot

Sytoskeletti on kolmiulotteinen rakenne kaikissa eukaryoottisoluissa, ja siksi sitä löytyy neuroneista.

Vaikka se ei eroa paljoakaan muista somaattisista soluista, hermosolujen sytoskeletolla on joitain omia ominaisuuksiaSen lisäksi, että ne ovat tärkeitä, kun heillä on vikoja, kuten Alzheimerin taudin tapauksessa.

Seuraavaksi näemme kolmen tyyppiset filamentit, jotka muodostavat tämän rakenteen, niiden erityispiirteet suhteessa muihin sytoskeletoneihin ja miten siihen vaikuttaa Alzheimerin tauti.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Mitkä ovat hermosolun osat?"

Neuronin sytoskeletti

Sytoskeletti on yksi eukaryoottisolujen määrittävistä elementeistäeli ne, joilla on määritelty ydin, rakenne, joka voidaan havaita eläin- ja kasvisoluissa. Tämä rakenne on pohjimmiltaan sisäinen teline, johon organellit tuetaan järjestäen sytosolin ja siinä olevat rakkulat, kuten lysosomit.

Neuronit ovat eukaryoottisoluja, jotka ovat erikoistuneet muodostamaan yhteyksiä muihin ja muodostamaan hermostolla ja kuten muillakin eukaryoottisoluilla, neuroneilla on sytoskeleton. Neuronin sytoskeleton ei rakenteellisesti ole kovin erilainen kuin mikään muu solu, jossa on mikrotubuluksia, välifilamentteja ja aktiinifilamentteja.

Alla näemme kukin näistä kolmesta filamenttityypistä tai putkesta, täsmentäen, kuinka neuronin sytoskeletti eroaa muiden somaattisten solujen solusta.

Mikrotubulukset

Neuronin mikrotubulukset eivät ole kovin erilaisia ​​kuin muut kehon solut. Sen päärakenne koostuu 50 kDa: n tubuliini-alayksikköpolymeeristä, joka on ruuvattu siten, että se muodostaa onton putken, jonka halkaisija on 25 nanometriä.

Tubuliinia on kahta tyyppiä: alfa ja beeta. Molemmat ovat proteiineja, jotka eivät ole kovin erilaisia ​​toisistaan, sekvenssin samankaltaisuuden ollessa lähellä 40%. Nämä proteiinit muodostavat onton putken muodostamalla protofilamentteja, jotka yhdistyvät sivusuunnassa muodostaen siten mikroputken.

Tubuliini on tärkeä aine, koska sen dimeerit ovat vastuussa kahden guanosiinitrifosfaattimolekyylin (GTP) liittymisestä, dimeerit, joilla on kyky suorittaa entsymaattinen aktiivisuus näille samoille molekyyleille. Tämän GTPase-toiminnan kautta se osallistuu muodostamiseen (kokoonpanoon) ja purkamiseen (purkamiseen) mikrotubulusten itsestään, mikä antaa joustavuutta ja kykyä muuttaa sytoskelettirakennetta.

Axonin mikrotubulukset ja dendriitit eivät ole jatkuvia solurungon kanssa, eikä niitä ole liitetty mihinkään näkyvään MTOC: iin (mikrotubulusten organisointikeskus). Aksonaalisten mikrotubulusten pituus voi olla 100 μm, mutta niiden napaisuus on tasainen. Sitä vastoin dendriittien mikrotubulukset ovat lyhyempiä, polaarisesti sekoitettuina, ja vain 50% niiden mikrotubuleista on suunnattu päähän distaalisesti solurunkoon.

Vaikka hermosolujen mikrotubulukset koostuvat samoista komponenteista, joita löytyy muista soluista, on huomattava, että niillä voi olla eroja. Aivojen mikrotubulukset sisältävät erilaisia ​​isotyyppejä sisältäviä tubuliineja ja niihin liittyy erilaisia ​​proteiineja. Lisäksi, mikrotubuluskoostumus vaihtelee sijainnin perusteella hermosolussa, Kuin aksonit aaltoja dendriitit. Tämä viittaa siihen, että aivojen mikrotubulukset voisivat erikoistua erilaisiin tehtäviin neuronin tarjoamien ainutlaatuisten ympäristöjen mukaan.

Välituotteet

Kuten mikrotubulusten kohdalla, välifilamentit ovat yhtä suuria osia hermosolujen sytostruktuurista kuin minkä tahansa muun solun. Nämä filamentit on erittäin mielenkiintoinen rooli solun spesifisyyden asteen määrittämisessäSen lisäksi, että sitä käytetään solujen erilaistumisen merkkiaineina. Näkökulmaltaan nämä filamentit muistuttavat köyttä.

Rungossa on enintään viisi erilaista välifilamenttia, järjestettynä I: stä V: ään, ja jotkut niistä ovat neuronissa:

Tyypin I ja II välifilamentit ovat luonteeltaan keratiinia, ja niitä voidaan löytää erilaisissa yhdistelmissä kehon epiteelisolujen kanssa.. Sitä vastoin tyypin III solut löytyvät vähemmän erilaistuneista soluista, kuten gliasoluista tai esiasteista. hermosolut, vaikka niitä on havaittu myös enemmän muodostuneissa soluissa, kuten sileän lihaskudoksen muodostavissa soluissa ja astrosyyteissä kypsä.

Tyypin IV välifilamentit ovat spesifisiä hermosoluille, jotka esittävät yhteisen mallin eksonien ja intronien välillä., jotka eroavat merkittävästi kolmen edellisen tyypin tyypistä. Tyyppi V ovat niitä, jotka löytyvät ydinlevyistä ja muodostavat osan, joka ympäröi solun ydintä.

Vaikka nämä viisi erityyppistä välifilamenttia ovat enemmän tai vähemmän spesifisiä tietyille soluille, on syytä mainita, että hermosto sisältää näiden monimuotoisuuden. Molekyyliheterogeenisuudestaan ​​huolimatta kaikki eukaryoottisolujen välifilamentit ovat Ne ovat, kuten olemme maininneet, köysinä muistuttavina kuiduina, joiden halkaisija on 8-12 nanometrit.

Neuraalifilamentit voi olla satoja mikrometrejä pitkä, sen lisäksi, että niissä on ulkonemat sivuhaarojen muodossa. Sitä vastoin muissa somaattisissa soluissa, kuten glian ja ei-hermosolujen soluissa, nämä filamentit ovat lyhyempiä, ilman sivusivuja.

Neuronin myelinisoiduista aksoneista löydettävän välituotehallinnon päätyyppi koostuu kolmesta proteiini-alayksiköstä ja muodostaa tripletin: suuren molekyylipainon omaava alayksikkö (NFH, 180-200 kDa), keskimolekyylipainoinen alayksikkö (NFM, 130-170 kDa) ja pienimolekyylipainoinen alayksikkö (NFL, 60-70 kDa) kDa). Kutakin proteiini-alayksikköä koodaa erillinen geeni. Nämä proteiinit muodostavat tyypin IV filamentteja, jotka ilmentyvät vain hermosoluissa ja joilla on tyypillinen rakenne.

Mutta vaikka hermostolle ovat tyypillisiä tyyppiä IV, siitä löytyy myös muita filamentteja. Vimentiini on yksi proteiineista, jotka muodostavat tyypin III filamentteja, läsnä monenlaisissa soluissa, mukaan lukien fibroblastit, mikroglia ja sileät lihassolut. Niitä löytyy myös alkiosoluista glian ja hermosolujen esiasteina. Astrosyytit ja Schwann-solut sisältävät happamia fibrillaarisia gliaaliproteiineja, jotka muodostavat tyypin III filamentteja.

Aktiinimikrofilamentit

Aktiinimikrofilamentit ovat sytoskeletin vanhimpia komponentteja. Ne koostuvat 43 kDa: n aktiinimonomeereistä, jotka on järjestetty ikään kuin ne olisivat kaksi helmet, joiden halkaisija on 4-6 nanometriä.

Aktiinimikrofilamentteja löytyy hermosoluista ja gliasoluista, mutta ne löytyvät keskittynyt erityisesti presynaptisiin terminaaleihin, dendriittisiin piikkeihin ja kasvuskäpyihin hermosoluinen.

Mikä rooli hermosolujen sytoskeletolla on Alzheimerin taudissa?

Se on löydetty beeta-amyloidipeptidien, aivoissa kertyvien plakkien komponenttien, suhde Alzheimerin taudissaja hermosolujen luuston nopea dynamiikan menetys, erityisesti dendriiteissä, joissa hermoimpulssi vastaanotetaan. Koska tämä osa on vähemmän dynaaminen, tiedonsiirrosta tulee vähemmän tehokasta synaptisen aktiivisuuden vähenemisen lisäksi.

Terveessä neuronissa sen sytoskeleton koostuu aktiinifilamenteista, joilla on ankkuroitu vaikkakin jonkin verran joustavuutta. Tarvittava dynaamisuus annetaan, jotta neuroni voi sopeutua ympäristön vaatimuksiin on proteiini, kofiliini 1, joka on vastuussa aktiinifilamenttien leikkaamisesta ja erottamisesta yksikköä. Siten rakenne muuttaa muotoa, mutta jos kofiliini 1 fosforyloidaan eli fosforiatomi lisätään, se lakkaa toimimasta oikein.

Beeta-amyloidipeptideille altistumisen on osoitettu indusoivan lisääntynyttä kofiliini 1: n fosforylaatiota. Tämä aiheuttaa sytoskeletonin menettää dynaamisuutensa, koska aktiinifilamentit vakiintuvat ja rakenne menettää joustavuuden. Dendriittiset piikit menettävät toimintansa.

Yksi syy, joka tekee kofiliini 1 -fosforylaatista, on se, kun ROCK-entsyymi (Rho-kinaasi) vaikuttaa siihen. Tämä entsyymi fosforyloi molekyylit aiheuttaen tai deaktivoiden niiden aktiivisuuden, ja se olisi yksi Alzheimerin taudin oireiden syistä, koska se deaktivoi kofiliinin 1. Tämän vaikutuksen välttämiseksi, etenkin taudin alkuvaiheessa, on lääke Fasucil, joka estää tämän entsyymin toiminnan ja estää kofiliini 1: n menettämästä toimintaansa.

Bibliografiset viitteet:

• Molina, Y.. (2017). Sytoskeletti ja hermovälittäjä. Vesikulaarisen kuljetuksen ja fuusion molekyyliemäkset ja proteiinivuorovaikutukset neuroendokriinisessä mallissa. UMH Doctorate -lehti. 2. 4. 10.21134 / doctumh.v2i1.1263.
• Kirkpatrick LL, Brady ST. Neuronaalisen sytoskeletin molekyylikomponentit. Julkaisussa: Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW et ai., Toimittajat. Perusneurokemia: molekyyli-, solu- ja lääketieteelliset näkökohdat. 6. painos. Philadelphia: Lippincott-Raven; 1999. Saatavilla: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
• Rush, T. et ai (2018) Synaptotoksisuus Alzheimerin taudissa liittyi aktiinin sytoskeletin säätelyyn dynamiikka kofiliini 1: n fosforylaation kautta The Journal of Neuroscience doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1409-18.2018