Neuroncytoskelett: delar och funktioner

Cytoskelettet är en tredimensionell struktur i alla eukaryota celler och kan därför hittas i nervceller.

Även om det inte skiljer sig mycket från andra somatiska celler, Neurons cytoskelett har några egna egenskaperFörutom att de är viktiga när de har defekter, vilket är fallet med Alzheimers sjukdom.

Därefter kommer vi att se de tre typerna av trådar som utgör denna struktur, deras särdrag med avseende på resten av cytoskelett och hur den påverkas vid Alzheimers.

• Relaterad artikel: "Vilka är delarna av neuronen?"

Neuronets cytoskelett

Cytoskelettet är ett av de definierande elementen i eukaryota celler, det vill säga de som har en definierad kärna, en struktur som kan observeras i djur- och växtceller. Denna struktur är i huvudsak den inre byggnadsställning som organellerna stöds på, organiserar cytosolen och blåsorna som finns i den, såsom lysosomer.

Neuroner är eukaryota celler som är specialiserade på att skapa kontakter med andra och utgöra nervsystemet och, som med alla andra eukaryota celler, har nervceller cytoskelett. Neuronens cytoskelett, strukturellt sett, skiljer sig inte särskilt mycket från någon annan cell, som har mikrotubuli, mellanliggande filament och aktinfilament.

Nedan ser vi var och en av dessa tre typer av filament eller rör, och specificerar hur neuronets cytoskelett skiljer sig från andra somatiska celler.

Mikrotubuli

Neuronets mikrotubuli skiljer sig inte så mycket från de som finns i andra celler i kroppen. Dess huvudstruktur består av en 50 kDa tubulin-subenhetspolymer, som skruvas på ett sådant sätt att det bildar ett ihåligt rör med en diameter av 25 nanometer.

Det finns två typer av tubulin: alfa och beta. Båda är proteiner som inte skiljer sig mycket från varandra, med en sekvenslikhet nära 40%. Det är dessa proteiner som utgör det ihåliga röret genom bildandet av protofilament som kommer ihop i sidled och därmed bildar mikrotubuli.

Tubulin är sedan dess en viktig substans dess dimerer är ansvariga för att sammanfoga två molekyler guanosintrifosfat (GTP)dimerer som har förmågan att utföra enzymatisk aktivitet på samma molekyler. Det är genom denna GTPase-aktivitet som den är involverad i bildandet (montering) och demontering (demontering) av mikrotubuli själva, vilket ger flexibilitet och förmåga att modifiera cytoskeletstrukturen.

Axons mikrotubuli och dendriter är inte kontinuerliga med cellkroppende är inte heller associerade med något synligt MTOC (microtubule organizing center). Axonala mikrorör kan vara 100 mikrometer långa, men har enhetlig polaritet. Däremot är dendriternas mikrotubuli kortare och uppvisar blandad polaritet, med endast 50% av deras mikrotubuli orienterade mot avslutningen distalt till cellkroppen.

Även om mikrotubuli i nervceller består av samma komponenter som finns i andra celler, bör det noteras att de kan utgöra vissa skillnader. Hjärnans mikrotubuli innehåller tubuliner av olika isotyper och med en mängd proteiner associerade med dem. Vad mer, mikrotubuli-kompositionen varierar beroende på plats i neuronen, Som axoner vågor dendriter. Detta antyder att mikrotubuli i hjärnan kan specialisera sig i olika uppgifter, beroende på de unika miljöer som neuronet ger.

Mellanliggande filament

Som med mikrotubuli är mellanliggande trådar lika mycket komponenter i neuronal cytostruktur som i någon annan cell. Dessa filament spela en mycket intressant roll för att bestämma graden av cellens specificitet, förutom att de används som markörer för celldifferentiering. Utseendet liknar dessa filament ett rep.

I kroppen finns upp till fem typer av mellanliggande filament, beställda från I till V och några av dem är de som finns i neuronen:

Mellanliggande trådar av typ I och II är av keratin och kan hittas i olika kombinationer med epitelceller i kroppen.. Däremot kan typ III-celler hittas i mindre differentierade celler, såsom gliaceller eller prekursorer. neuronala celler, även om de också har setts i mer formade celler, såsom de som utgör glatt muskelvävnad och i astrocyter mogna.

Mellanliggande trådar av typ IV är specifika för neuroner, och presenterar ett vanligt mönster mellan exoner och introner., som skiljer sig väsentligt från de tre tidigare typerna. Typ V är de som finns i kärnplattorna och bildar den del som omger cellkärnan.

Även om dessa fem olika typer av mellanliggande filament är mer eller mindre specifika för vissa celler, är det värt att nämna att nervsystemet innehåller mångfald av dessa. Trots deras molekylära heterogenitet är alla mellanliggande filament i eukaryota celler De presenterar, som vi har nämnt, som fibrer som liknar ett rep, med en diameter mellan 8 och 12 nanometer.

Neurala filament kan vara hundratals mikrometer lång, förutom att de har utsprång i form av sidoarmar. I motsats till detta, i andra somatiska celler, såsom de i glia- och icke-neuronala celler, är dessa filament kortare och saknar laterala armar.

Huvudtypen av mellanliggande filament som finns i neuronens myeliniserade axoner består av tre proteinunderenheter och bildar en triplett: en subenhet med hög molekylvikt (NFH, 180 till 200 kDa), en subenhet med medium molekylvikt (NFM, 130 till 170 kDa) och en subenhet med låg molekylvikt (NFL, 60 till 70 kDa). Varje proteinsubenhet kodas av en separat gen. Dessa proteiner är de som utgör typ IV-filament, som endast uttrycks i nervceller och har en karakteristisk struktur.

Men även om det typiska för nervsystemet är typ IV, kan andra filament också hittas i det. Vimentin är ett av proteinerna som utgör typ III-filament, närvarande i ett stort antal celler, inklusive fibroblaster, mikroglia och glatta muskelceller. De finns också i embryonala celler, som föregångare till glia och nervceller. Astrocyter och Schwann-celler innehåller surt fibrillärt glialprotein, vilket utgör typ III-filament.

Actin mikrofilament

Actin-mikrofilament är de äldsta komponenterna i cytoskelettet. De består av 43 kDa aktinmonomerer, som är organiserade som om de vore två strängar av pärlor, med diametrar på 4 till 6 nanometer.

Actin-mikrofilament finns i nervceller och gliaceller, men de finns speciellt koncentrerad i presynaptiska terminaler, dendritiska ryggar och tillväxtkottar neurala.

Vilken roll spelar det neuronala cytoskelettet i Alzheimers?

Den har blivit hittad ett samband mellan närvaron av beta-amyloidpeptider, komponenter av plack som ackumuleras i hjärnan vid Alzheimers sjukdomoch den snabba förlusten av dynamiken i det neuronala cytoskelettet, särskilt i dendriterna, där nervimpulsen tas emot. Eftersom denna del är mindre dynamisk blir informationsöverföringen mindre effektiv, förutom att synaptisk aktivitet minskar.

I en hälsosam neuron, dess cytoskelett består av aktinfilament som, även om de är förankrade, har viss flexibilitet. Så att den nödvändiga dynamiken ges så att neuronen kan anpassa sig till miljöns krav det finns ett protein, cofilin 1, som är ansvarigt för att skära aktinfilament och separera dem enheter. Således ändrar strukturen form, men om cofilin 1 fosforyleras, det vill säga en fosforatom tillsätts, slutar den fungera korrekt.

Exponering för beta-amyloidpeptider har visat sig inducera ökad fosforylering av cofilin 1. Detta gör att cytoskelettet förlorar dynamik, eftersom aktinfilamenten stabiliseras och strukturen förlorar flexibilitet. Dendritiska ryggar tappar funktionen.

En av orsakerna som gör cofilin 1-fosforylat är när enzymet ROCK (Rho-kinas) verkar på det. Detta enzym fosforylerar molekyler, vilket inducerar eller avaktiverar deras aktivitet och skulle vara en av orsakerna till Alzheimers symtom, eftersom det inaktiverar cofilin 1. För att undvika denna effekt, särskilt under de tidiga stadierna av sjukdomen, finns läkemedlet Fasucil, som hämmar verkan av detta enzym och förhindrar att cofilin 1 förlorar sin funktion.

Bibliografiska referenser:

• Molina, Y.. (2017). Cytoskelett och neurotransmission. Molekylära baser och proteininteraktioner av vesikulär transport och fusion i en neuroendokrin modell. UMH Doctorate Magazine. 2. 4. 10.21134 / doctumh.v2i1.1263.
• Kirkpatrick LL, Brady ST. Molekylära komponenter i neuronal cytoskelett. I: Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW, et al., Redaktörer. Grundläggande neurokemi: Molekylära, cellulära och medicinska aspekter. 6: e upplagan. Philadelphia: Lippincott-Raven; 1999. Tillgänglig från: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
• Rush, T. et al (2018) Synaptotoxicitet vid Alzheimers sjukdom involverade en dysreglering av aktincytoskelet dynamics through cofilin 1 phosphorylation The Journal of Neuroscience doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1409-18.2018