Neirona citoskelets: daļas un funkcijas

Citoskelets ir trīsdimensiju struktūra visās eikariotu šūnās, un tāpēc to var atrast neironos.

Lai gan tas daudz neatšķiras no citām somatiskajām šūnām, neironu citoskeletam ir dažas savas īpašības, papildus tam, ka tas ir svarīgi, ja viņiem ir defekti, kā tas ir Alcheimera slimības gadījumā.

Tālāk mēs redzēsim trīs pavedienu veidus, kas veido šo struktūru, to īpatnības attiecībā uz pārējiem citoskeletoniem un to, kā to ietekmē Alcheimera slimība.

• Saistītais raksts: "Kādas ir neirona daļas?"

Neirona citoskelets

Citoskelets ir viens no eikariotu šūnu noteicošajiem elementiem, tas ir, tiem, kuriem ir noteikts kodols, struktūra, kuru var novērot dzīvnieku un augu šūnās. Šī struktūra būtībā ir iekšējā sastatne, uz kuras balstās organoīdi, sakārtojot citosolu un tajā atrodamos pūslīšus, piemēram, lizosomas.

Neironi ir eikariotu šūnas, kas specializējas saikņu veidošanā ar citiem un veido nervu sistēmai un, tāpat kā citām eikariotu šūnām, piemīt neironiem citoskelets. Neirona citoskelets, strukturāli runājot, īpaši neatšķiras no jebkuras citas šūnas, kurā ir mikrotubulīši, starpposma pavedieni un aktīna pavedieni.

Zemāk mēs redzēsim katru no šiem trim pavedienu vai cauruļu veidiem, norādot, kā neirona citoskelets atšķiras no citu somatisko šūnu.

Mikrocaurules

Neirona mikrocaurules ļoti neatšķiras no tām, kuras var atrast citās ķermeņa šūnās. Tās galveno struktūru veido 50 kDa tubulīna apakšvienības polimērs, kas ir ieskrūvēts tā, ka tas veido dobu cauruli ar 25 nanometru diametru.

Ir divi tubulīna veidi: alfa un beta. Abi ir olbaltumvielas, kas ļoti neatšķiras viens no otra, ar secības līdzību tuvu 40%. Tieši šīs olbaltumvielas veido dobu cauruli, veidojot protofilamentus, kas savienojas sāniski, tādējādi veidojot mikrocauruli.

Tubulīns ir svarīga viela, jo tā dimēri ir atbildīgi par divu guanozīna trifosfāta (GTP) molekulu savienošanu, dimēri, kuriem piemīt spēja veikt fermentu aktivitāti šīm pašām molekulām. Izmantojot šo GTPase darbību, tā ir iesaistīta veidošanā (montāžā) un demontāžā (demontāžā) no pašiem mikrotubuliem, dodot elastību un spēju modificēt citoskeleta struktūru.

Aksona mikrocaurules un dendrīti nav nepārtraukti ar šūnu ķermeni, kā arī tie nav saistīti ar kādu redzamu MTOC (mikrotubulu organizēšanas centru). Aksonālās mikrotubulas var būt 100 μm garas, taču tām ir vienāda polaritāte. Turpretī dendritu mikrocaurules ir īsākas, tām piemīt jaukta polaritāte, un tikai 50% to mikrocaurulīšu ir orientētas uz nobeigumu, kas ir distāls šūnu ķermenim.

Neskatoties uz to, ka neironu mikrotubulīšus veido tie paši komponenti, kas atrodami citās šūnās, jāatzīmē, ka tiem var būt dažas atšķirības. Smadzeņu mikrotubulos ir dažādu izotipu tubulīni un ar tiem saistītas dažādas olbaltumvielas. Kas vēl, mikrotubulu sastāvs mainās atkarībā no atrašanās vietas neironā, Kā aksoni viļņi dendrīti. Tas liek domāt, ka smadzeņu mikrocaurules varētu specializēties dažādos uzdevumos atkarībā no unikālās vides, ko nodrošina neirons.

Starpposma pavedieni

Tāpat kā ar mikrotubuliem, starpposma pavedieni ir tikpat daudz neironu citostruktūras kā jebkura cita šūna. Šie pavedieni ir ļoti interesanta loma, nosakot šūnas specifiskuma pakāpi, papildus izmantošanai kā šūnu diferenciācijas marķieriem. Pēc izskata šie pavedieni atgādina virvi.

Ķermenī ir līdz piecu veidu starpposma pavedieniem, kas sakārtoti no I līdz V, un daži no tiem ir tie, kurus var atrast neironā:

I un II tipa starpposma pavedieni pēc būtības ir keratīna, un tos var atrast dažādās kombinācijās ar ķermeņa epitēlija šūnām.. Turpretī III tipa šūnas var atrast mazāk diferencētās šūnās, piemēram, glijas šūnās vai prekursoros. neironu šūnas, lai gan tās ir novērotas arī vairāk izveidojušās šūnās, piemēram, šūnās, kas veido gludo muskuļu audus, un astrocītos nobriedis.

IV tipa starpposma pavedieni ir specifiski neironiem, parādot kopīgu modeli starp eksoniem un introniem., kas ievērojami atšķiras no trim iepriekšējiem veidiem. V tips ir tāds, kas atrodams kodola slāņos, veidojot daļu, kas ieskauj šūnas kodolu.

Lai gan šie pieci dažādi starpposma pavedienu veidi ir vairāk vai mazāk specifiski noteiktām šūnām, ir vērts pieminēt, ka nervu sistēma satur to daudzveidību. Neskatoties uz molekulāro neviendabīgumu, visi starpposma pavedieni eikariotu šūnās ir Tās ir, kā jau minējām, kā šķiedras, kas līdzinās virvei, ar diametru no 8 līdz 12 nanometri.

Neironu pavedieni var būt simtiem mikrometru garš, turklāt tām ir izvirzījumi sānu ieroču formā. No otras puses, citās somatiskajās šūnās, piemēram, glia un neironu šūnās, šie pavedieni ir īsāki, bez sānu rokām.

Galvenais starpposma pavedienu veids, ko var atrast neirona mielinētajos aksonos, sastāv no trim olbaltumvielu apakšvienībām, veidojot tripletu: augstas molekulmasas apakšvienība (NFH, 180 līdz 200 kDa), vidējas molekulmasas apakšvienība (NFM, 130 līdz 170 kDa) un zemas molekulmasas apakšvienība (NFL, 60 līdz 70) kDa). Katru olbaltumvielu apakšvienību kodē atsevišķs gēns. Šie proteīni ir tie, kas veido IV tipa pavedienus, kuri ir izteikti tikai neironos un kuriem ir raksturīga struktūra.

Lai gan nervu sistēmas pārstāvji ir IV tipa, tajā var atrast arī citus pavedienus. Vimentīns ir viens no proteīniem, kas veido III tipa pavedienus, kas atrodas ļoti dažādās šūnās, ieskaitot fibroblastus, mikroglijas un gludās muskulatūras šūnas. Tie ir atrodami arī embrija šūnās kā glia un neironu prekursori. Astrocīti un Švannas šūnas satur skābu fibrilāru glijas olbaltumvielu, kas veido III tipa pavedienus.

Aktīna mikrofilamenti

Aktīna mikrofilamenti ir vecākās citoskeleta sastāvdaļas. Tos veido 43 kDa aktīna monomēri, kas izvietoti kā divas krelles, kuru diametrs ir no 4 līdz 6 nanometriem.

Aktīna mikrofilamentus var atrast neironos un glijas šūnās, taču tie ir sastopami īpaši koncentrēts presinaptiskos terminālos, dendrīta muguriņās un augšanas konusos neirāls.

Kādu lomu Alcheimera slimībā spēlē neironu citoskelets?

Tas ir atrasts saistība starp beta-amiloido peptīdu klātbūtni, plāksnēm, kas Alcheimera slimības gadījumā uzkrājas smadzenēs., un strauja neironu citoskeleta dinamikas zudums, īpaši dendritos, kur tiek saņemts nervu impulss. Tā kā šī daļa ir mazāk dinamiska, informācijas pārraide kļūst mazāk efektīva, turklāt samazinās sinaptiskā aktivitāte.

Veselā neironā tā citoskelets sastāv no aktīna pavedieniem, kuriem, kaut arī tie ir noenkuroti, ir zināma elastība. Lai tiktu piešķirts nepieciešamais dinamisms, lai neirons varētu pielāgoties vides prasībām ir proteīns kofilīns 1, kas ir atbildīgs par aktīna pavedienu sagriešanu un to atdalīšanu vienības. Tādējādi struktūra maina formu, tomēr, ja kofilīns 1 ir fosforilēts, tas ir, tiek pievienots fosfora atoms, tas pārstāj darboties pareizi.

Ir pierādīts, ka beta-amiloido peptīdu iedarbība izraisa paaugstinātu kofilīna 1 fosforilāciju. Tas izraisa citoskeleta zaudēt dinamiku, jo aktīna pavedieni stabilizējas, un struktūra zaudē elastību. Dendrīta muguriņas zaudē funkciju.

Viens no cofilīna 1 fosforilāta cēloņiem ir tad, kad uz to iedarbojas ferments ROCK (Rho-kināze). Šis ferments fosforilina molekulas, izraisot vai deaktivizējot to aktivitāti, un tas būtu viens no Alcheimera slimības simptomu cēloņiem, jo ​​tas dezaktivē kofilīnu 1. Lai izvairītos no šī efekta, īpaši slimības sākuma stadijā, ir zāles Fasucil, kas kavē šī enzīma darbību un neļauj kofilīnam 1 zaudēt savu funkciju.

Bibliogrāfiskās atsauces:

• Molina, Y.. (2017). Citoskelets un neirotransmisija. Vezikulārās transporta un saplūšanas molekulārās bāzes un olbaltumvielu mijiedarbība neiroendokrīnā modelī. UMH doktora žurnāls. 2. 4. 10.21134 / doctumh.v2i1.1263.
• Kirkpatrick LL, Brady ST. Neironālā citoskeleta molekulārie komponenti. In: Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW et al., Redaktori. Pamata neiroķīmija: molekulārie, šūnu un medicīniskie aspekti. 6. izdevums. Filadelfija: Lippincott-Raven; 1999. Pieejams no: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
• Rush, T. et al (2018) Sinaptotoksicitāte Alcheimera slimībā ietvēra aktīna citoskeleta disregulāciju dinamika, izmantojot 1. kofilīna fosforilēšanu. The Journal of Neuroscience doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1409-18.2018