ニューロンの細胞骨格：部品と機能

細胞骨格はすべての真核細胞の3次元構造であるため、ニューロンに見られます。

他の体細胞と大差ありませんが、 ニューロンの細胞骨格には独自の特徴がいくつかあります、アルツハイマー病の場合のように、欠陥がある場合に重要であることに加えて。

次に、この構造を構成する3種類のフィラメント、残りの細胞骨格に対するそれらの特異性、およびアルツハイマー病でどのように影響を受けるかを見ていきます。

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ニューロンの細胞骨格

細胞骨格は真核細胞の定義要素の1つですつまり、動物や植物の細胞で観察できる構造である、定義された核を持つものです。 この構造は、本質的に、細胞小器官が支えられている内部の足場であり、細胞質ゾルとその中にあるリソソームなどの小胞を組織化します。

ニューロンは、他者とのつながりを形成し、 神経系と、他の真核細胞と同様に、ニューロンは 細胞骨格。 ニューロンの細胞骨格は、構造的に言えば、微小管、中間径フィラメント、およびアクチンフィラメントを持っている他の細胞の細胞骨格とそれほど違いはありません。

以下に、ニューロンの細胞骨格が他の体細胞の細胞骨格とどのように異なるかを指定する、これら3種類のフィラメントまたはチューブのそれぞれを示します。

微小管

ニューロンの微小管は、体の他の細胞に見られるものとそれほど違いはありません。 その主な構造は、50kDaのチューブリンサブユニットポリマーで構成されています、直径25ナノメートルの中空管を形成するようにねじ込まれています。

チューブリンには、アルファとベータの2種類があります。 どちらもタンパク質であり、配列の類似性は40％に近く、互いにそれほど違いはありません。 横方向に集まって微小管を形成するプロトフィラメントの形成を通じて、中空管を構成するのはこれらのタンパク質です。

チューブリンは重要な物質です。 その二量体は、グアノシン三リン酸（GTP）の2つの分子を結合する責任があります、これらの同じ分子に対して酵素活性を実行する能力を有する二量体。 このGTPase活性を通じて、形成（組み立て）と分解（分解）に関与します。 微小管自体の、細胞骨格構造を変更する柔軟性と能力を与えます。

軸索微小管と樹状突起は細胞体と連続していません、また、それらは目に見えるMTOC（微小管形成中心）とは関連していません。 軸索微小管の長さは100μmですが、極性は均一です。 対照的に、樹状突起の微小管はより短く、混合極性を示し、それらの微小管のわずか50％が細胞体の遠位端に向けられています。

ニューロンの微小管は他の細胞に見られるのと同じ成分で構成されていますが、それらはいくつかの違いを示す可能性があることに注意する必要があります。 脳の微小管には、さまざまなアイソタイプのチューブリンが含まれており、さまざまなタンパク質が関連しています。 そのうえ、 微小管の組成はニューロン内の位置によって異なります、 以下のような 軸索 波 樹状突起. これは、脳内の微小管が、ニューロンが提供する固有の環境に応じて、さまざまなタスクに特化できることを示唆しています。

中間径フィラメント

微小管と同様に、中間径フィラメントは他の細胞と同じくらい神経細胞構造の構成要素です。 これらのフィラメント 細胞の特異性の程度を決定する上で非常に興味深い役割を果たします、細胞分化のマーカーとして使用されることに加えて。 外観上、これらのフィラメントはロープに似ています。

体内には、IからVの順に並べられた最大5種類の中間径フィラメントがあり、そのうちのいくつかはニューロンに見られるものです。

タイプIおよびIIの中間径フィラメントは本質的にケラチンであり、体の上皮細胞とさまざまな組み合わせで見つけることができます。. 対照的に、III型細胞は、グリア細胞や前駆細胞などの低分化細胞に見られます。 神経細胞は、平滑筋組織を構成する細胞や星状細胞など、より形成された細胞でも見られますが 成熟した。

IV型中間径フィラメントはニューロンに特異的であり、エクソンとイントロンの間で共通のパターンを示します。、これは前の3つのタイプのものとは大幅に異なります。 タイプVは核ラミナに見られるもので、細胞核を取り囲む部分を形成します。

これらの5つの異なるタイプの中間径フィラメントは、多かれ少なかれ特定の細胞に特異的ですが、神経系にはこれらの多様性が含まれていることに言及する価値があります。 それらの分子の不均一性にもかかわらず、真核細胞のすべての中間径フィラメントは すでに述べたように、それらはロープに似た直径8〜12の繊維として存在します。 ナノメートル。

神経フィラメント 横方向のアームの形の突起があることに加えて、数百マイクロメートルの長さにすることができます. 対照的に、グリア細胞や非神経細胞などの他の体細胞では、これらのフィラメントは短く、外側の腕がありません。

ニューロンの有髄軸索に見られる主なタイプの中間径フィラメントは、3つのタンパク質サブユニットで構成されており、トリプレットを形成しています。 高分子量サブユニット（NFH、180〜200 kDa）、中分子量サブユニット（NFM、130〜170 kDa）、および低分子量サブユニット（NFL、60〜70 kDa）。 各タンパク質サブユニットは、別々の遺伝子によってコードされています。 これらのタンパク質は、ニューロンでのみ発現し、特徴的な構造を持つIV型フィラメントを構成するタンパク質です。

しかし、典型的な神経系はタイプIVですが、他のフィラメントもその中に見られます。 ビメンチンはIII型フィラメントを構成するタンパク質の1つです、線維芽細胞、ミクログリア、平滑筋細胞など、さまざまな細胞に存在します。 それらはまた、グリアおよびニューロンの前駆体として、胚性細胞にも見られます。 アストロサイトとシュワン細胞には、III型フィラメントを構成する酸性の線維性グリアタンパク質が含まれています。

アクチンマイクロフィラメント

アクチンミクロフィラメントは細胞骨格の最も古い成分です. それらは43kDaのアクチンモノマーで構成されており、直径4〜6ナノメートルの2本のビーズのストリングであるかのように構成されています。

アクチンミクロフィラメントはニューロンやグリア細胞に見られますが、見られます 特にシナプス前終末、樹状突起棘、成長円錐に集中している ニューラル。

アルツハイマー病では神経細胞骨格はどのような役割を果たしていますか？

見つかった アルツハイマー病の脳に蓄積する老人斑の成分であるベータアミロイドペプチドの存在間の関係、特に神経インパルスが受け取られる樹状突起において、神経細胞骨格のダイナミクスの急速な喪失。 この部分はあまり動的ではないため、シナプス活動の低下に加えて、情報の伝達の効率が低下します。

健康なニューロンでは、 その細胞骨格はアクチンフィラメントで構成されており、固定されているものの、ある程度の柔軟性があります. ニューロンが環境の要求に適応できるように必要なダイナミズムが与えられるように アクチンフィラメントを切断し、それらを分離する役割を担うタンパク質、コフィリン1があります 単位。 したがって、構造は形を変えますが、コフィリン1がリン酸化されると、つまりリン原子が追加されると、正しく機能しなくなります。

ベータアミロイドペプチドへの曝露は、コフィリン1のリン酸化の増加を誘発することが示されています。 これにより、アクチンフィラメントが安定し、構造が柔軟性を失うため、細胞骨格のダイナミズムが失われます。 樹状突起棘は機能を失います。

コフィリン1をリン酸化する原因の1つは、酵素ROCK（Rho-kinase）がそれに作用するときです。. この酵素は分子をリン酸化し、その活性を誘導または非活性化します。コフィリン1を非活性化するため、アルツハイマー病の症状の原因の1つになります。 この影響を避けるために、特に病気の初期段階では、この酵素の作用を阻害し、コフィリン1がその機能を失うのを防ぐ薬Fasucilがあります。

書誌参照：

• モリーナ、Y.. (2017). 細胞骨格と神経伝達。 神経内分泌モデルにおける小胞輸送と融合の分子基盤とタンパク質相互作用。 UMH博士号マガジン。 2. 4. 10.21134 /doctumh.v2i1.1263。
• カークパトリックLL、ブレイディST。 神経細胞骨格の分子成分。 In：Siegel GJ、Agranoff BW、Albers RW、他、編集者。 基本的な神経化学：分子的、細胞的および医学的側面。 第6版。 フィラデルフィア：リッピンコット-レイヴン; 1999. から入手可能： https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
• ラッシュ、T。 et al（2018）アルツハイマー病のシナプトトキシンは、アクチン細胞骨格の調節不全を伴いました コフィリン1リン酸化によるダイナミクスTheJournal of Neuroscience doi： 10.1523 / JNEUROSCI.1409-18.2018