Sitoskeleton neuron: bagian dan fungsi

Sitoskeleton adalah struktur tiga dimensi di semua sel eukariotik dan karena itu dapat ditemukan di neuron.

Meskipun tidak berbeda jauh dengan sel somatik lainnya, sitoskeleton neuron memiliki beberapa karakteristik tersendiri, selain menjadi penting ketika mereka memiliki cacat, seperti halnya penyakit Alzheimer.

Selanjutnya kita akan melihat tiga jenis filamen yang membentuk struktur ini, kekhasannya sehubungan dengan sitoskeleton lainnya dan bagaimana pengaruhnya pada Alzheimer.

• Artikel terkait: "Apa saja bagian-bagian dari neuron?"

Sitoskeleton neuron

Sitoskeleton adalah salah satu elemen penentu sel eukariotik, yaitu mereka yang memiliki nukleus tertentu, struktur yang dapat diamati pada sel hewan dan tumbuhan. Struktur ini, pada dasarnya, perancah internal di mana organel didukung, mengatur sitosol dan vesikel yang ditemukan di dalamnya, seperti lisosom.

Neuron adalah sel eukariotik yang berspesialisasi dalam membentuk koneksi dengan orang lain dan merupakan sistem saraf dan, seperti sel eukariotik lainnya, neuron memiliki sitoskeleton. Sitoskeleton neuron, secara struktural, tidak jauh berbeda dari sel lain mana pun, yang memiliki mikrotubulus, filamen intermediet, dan filamen aktin.

Di bawah ini kita akan melihat masing-masing dari ketiga jenis filamen atau tabung ini, yang menentukan bagaimana sitoskeleton neuron berbeda dari sel somatik lainnya.

Mikrotubulus

Mikrotubulus neuron tidak jauh berbeda dengan mikrotubulus yang dapat ditemukan di sel-sel tubuh lainnya. Struktur utamanya terdiri dari polimer subunit tubulin 50-kDa, yang disekrup sedemikian rupa sehingga membentuk tabung berongga dengan diameter 25 nanometer.

Ada dua jenis tubulin: alfa dan beta. Keduanya adalah protein yang tidak jauh berbeda satu sama lain, dengan kesamaan urutan mendekati 40%. Protein inilah yang membentuk tabung berongga, melalui pembentukan protofilamen yang bersatu secara lateral, sehingga membentuk mikrotubulus.

Tubulin adalah zat penting, karena dimernya bertanggung jawab untuk menggabungkan dua molekul guanosin trifosfat (GTP), dimer yang memiliki kemampuan untuk melakukan aktivitas enzimatik pada molekul yang sama. Melalui aktivitas GTPase inilah ia terlibat dalam pembentukan (assembly) dan pembongkaran (disassembly) mikrotubulus itu sendiri, memberikan fleksibilitas dan kemampuan untuk memodifikasi struktur sitoskeletal.

Mikrotubulus akson dan dendrit tidak bersambungan dengan badan sel, juga tidak terkait dengan MTOC (pusat pengorganisasian mikrotubulus) yang terlihat. Mikrotubulus aksonal dapat memiliki panjang 100 m, tetapi memiliki polaritas yang seragam. Sebaliknya, mikrotubulus dendrit lebih pendek, menyajikan polaritas campuran, dengan hanya 50% dari mikrotubulusnya berorientasi ke ujung distal badan sel.

Meskipun mikrotubulus neuron terdiri dari komponen yang sama yang dapat ditemukan di sel lain, perlu dicatat bahwa mereka mungkin memiliki beberapa perbedaan. Mikrotubulus otak mengandung tubulin dari berbagai isotipe, dan dengan berbagai protein yang terkait dengannya. Apalagi, komposisi mikrotubulus bervariasi berdasarkan lokasi di dalam neuron, Seperti akson ombak dendrit. Ini menunjukkan bahwa mikrotubulus di otak dapat berspesialisasi dalam tugas yang berbeda, tergantung pada lingkungan unik yang disediakan neuron.

Filamen menengah

Seperti halnya mikrotubulus, filamen intermediet merupakan komponen dari sitostruktur neuronal seperti halnya sel lain. Filamen ini memainkan peran yang sangat menarik dalam menentukan tingkat spesifisitas sel, selain digunakan sebagai penanda diferensiasi sel. Secara tampilan, filamen ini menyerupai tali.

Di dalam tubuh ada hingga lima jenis filamen perantara, yang diurutkan dari I hingga V dan, beberapa di antaranya dapat ditemukan di neuron:

Filamen intermediet tipe I dan II bersifat keratin dan dapat ditemukan dalam berbagai kombinasi dengan sel epitel tubuh.. Sebaliknya, sel tipe III dapat ditemukan pada sel yang kurang berdiferensiasi, seperti sel glial atau prekursor. sel saraf, meskipun mereka juga terlihat pada sel yang lebih terbentuk, seperti yang membentuk jaringan otot polos dan di astrosit dewasa.

Filamen menengah tipe IV khusus untuk neuron, menyajikan pola umum antara ekson dan intron., yang berbeda secara signifikan dari tiga jenis sebelumnya. Tipe V adalah yang ditemukan di lamina nukleus, membentuk bagian yang mengelilingi nukleus sel.

Meskipun kelima jenis filamen antara yang berbeda ini kurang lebih spesifik untuk sel tertentu, perlu disebutkan bahwa sistem saraf mengandung keragaman ini. Terlepas dari heterogenitas molekulnya, semua filamen perantara dalam sel eukariotik adalah: Mereka hadir, seperti yang telah kami sebutkan, sebagai serat yang menyerupai tali, dengan diameter antara 8 dan 12 nanometer.

Filamen saraf panjangnya bisa ratusan mikrometer, selain memiliki tonjolan dalam bentuk lengan lateral. Di sisi lain, pada sel somatik lain, seperti sel glia dan sel non-neuronal, filamen ini lebih pendek, tidak memiliki lengan lateral.

Jenis utama filamen menengah yang dapat ditemukan di akson bermielin neuron terdiri dari tiga subunit protein, membentuk triplet: subunit dengan berat molekul tinggi (NFH, 180 hingga 200 kDa), subunit dengan berat molekul sedang (NFM, 130 hingga 170 kDa) dan subunit dengan berat molekul rendah (NFL, 60 hingga 70 kDa). Setiap subunit protein dikodekan oleh gen yang terpisah. Protein ini adalah protein yang membentuk filamen tipe IV, yang diekspresikan hanya dalam neuron dan memiliki struktur yang khas.

Tetapi meskipun sistem saraf adalah tipe IV, filamen lain juga dapat ditemukan di dalamnya. Vimentin adalah salah satu protein yang membentuk filamen tipe III, hadir dalam berbagai sel, termasuk fibroblas, mikroglia, dan sel otot polos. Mereka juga ditemukan dalam sel embrio, sebagai prekursor glia dan neuron. Astrosit dan sel Schwann mengandung protein glial fibrilar asam, yang merupakan filamen tipe III.

Mikrofilamen aktin

Mikrofilamen aktin adalah komponen tertua dari sitoskeleton. Mereka terdiri dari monomer aktin 43-kDa, yang disusun seolah-olah mereka adalah dua untaian manik-manik, dengan diameter 4 hingga 6 nanometer.

Mikrofilamen aktin dapat ditemukan di neuron dan sel glial, tetapi mereka ditemukan terutama terkonsentrasi di terminal prasinaptik, duri dendritik dan kerucut pertumbuhan saraf.

Apa peran sitoskeleton neuronal pada Alzheimer?

Telah ditemukan hubungan antara adanya peptida beta-amiloid, komponen plak yang menumpuk di otak pada penyakit Alzheimer, dan hilangnya dinamika sitoskeleton neuron dengan cepat, terutama di dendrit, tempat impuls saraf diterima. Karena bagian ini kurang dinamis, transmisi informasi menjadi kurang efisien, selain penurunan aktivitas sinaptik.

Dalam neuron yang sehat, sitoskeletonnya terdiri dari filamen aktin yang, meskipun berlabuh, memiliki beberapa fleksibilitas. Sehingga diperlukan dinamisme yang diberikan agar neuron dapat beradaptasi dengan tuntutan lingkungan ada protein, cofilin 1, yang bertanggung jawab untuk memotong filamen aktin dan memisahkannya unit. Dengan demikian, struktur berubah bentuk, namun, jika cofilin 1 terfosforilasi, yaitu, atom fosfor ditambahkan, ia berhenti bekerja dengan benar.

Paparan peptida beta-amiloid telah terbukti menginduksi peningkatan fosforilasi cofilin 1. Hal ini menyebabkan sitoskeleton kehilangan dinamisme, karena filamen aktin stabil, dan struktur kehilangan fleksibilitas. Duri dendritik kehilangan fungsinya.

Salah satu penyebab yang membuat cofilin 1 phosphorylate adalah ketika enzim ROCK (Rho-kinase) bekerja padanya. Enzim ini memfosforilasi molekul, menginduksi atau menonaktifkan aktivitas mereka, dan akan menjadi salah satu penyebab gejala Alzheimer, karena menonaktifkan cofilin 1. Untuk menghindari efek ini, terutama selama tahap awal penyakit, ada obat Fasucil, yang menghambat kerja enzim ini dan mencegah cofilin 1 kehilangan fungsinya.

Referensi bibliografi:

• Molina, Y.. (2017). Sitoskeleton dan neurotransmisi. Basa molekul dan interaksi protein dari transportasi vesikular dan fusi dalam model neuroendokrin. Majalah Doktor UMH. 2. 4. 10.21134 / doctumh.v2i1.1263.
• Kirkpatrick LL, Brady ST. Komponen Molekuler dari Sitoskeleton Neuronal. Dalam: Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW, dkk., Editor. Neurokimia Dasar: Aspek Molekuler, Seluler dan Medis. edisi ke-6. Philadelphia: Lippincott-Raven; 1999. Tersedia dari: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
• Terburu-buru, T et al (2018) Sinaptotoksisitas pada penyakit Alzheimer melibatkan disregulasi sitoskeleton aktin dinamika melalui fosforilasi cofilin 1 The Journal of Neuroscience doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1409-18.2018