Nöron hücre iskeleti: parçalar ve fonksiyonlar

Hücre iskeleti, tüm ökaryotik hücrelerde üç boyutlu bir yapıdır ve bu nedenle nöronlarda bulunabilir.

Diğer somatik hücrelerden çok farklı olmamakla birlikte, nöronların hücre iskeletinin kendine has bazı özellikleri vardır.Alzheimer hastalığında olduğu gibi kusurları olduğunda önemli olmalarına ek olarak.

Daha sonra bu yapıyı oluşturan üç tip filamenti, bunların hücre iskeletinin geri kalanına göre özelliklerini ve Alzheimer'da nasıl etkilendiğini göreceğiz.

• İlgili makale: "Nöronun bölümleri nelerdir?"

Nöronun hücre iskeleti

Hücre iskeleti, ökaryotik hücrelerin tanımlayıcı unsurlarından biridir.yani belirli bir çekirdeğe sahip olanlar, hayvan ve bitki hücrelerinde görülebilen bir yapıya sahip olanlar. Bu yapı, özünde, sitozolü ve lizozomlar gibi içinde bulunan vezikülleri organize eden organellerin desteklendiği iç iskeledir.

Nöronlar, başkalarıyla bağlantı kurmada uzmanlaşmış ökaryotik hücrelerdir. sinir sistemi ve diğer ökaryotik hücrelerde olduğu gibi, nöronlar hücre iskeleti. Yapısal olarak konuşursak, nöronun hücre iskeleti, mikrotübüllere, ara filamentlere ve aktin filamentlerine sahip diğer herhangi bir hücreden çok farklı değildir.

Aşağıda, nöronun hücre iskeletinin diğer somatik hücrelerden nasıl farklı olduğunu belirten bu üç tip filament veya tüpün her birini göreceğiz.

mikrotübüller

Nöronun mikrotübülleri, vücudun diğer hücrelerinde bulunabilenlerden çok farklı değildir. Ana yapısı 50 kDa tübülin alt birim polimerinden oluşur.25 nanometre çapında içi boş bir tüp oluşturacak şekilde vidalanır.

İki tür tubulin vardır: alfa ve beta. Her ikisi de birbirinden çok farklı olmayan proteinlerdir ve dizi benzerliği %40'a yakındır. Yanal olarak bir araya gelen protofilamentlerin oluşumu yoluyla içi boş tüpü oluşturan ve böylece mikrotübülü oluşturan bu proteinlerdir.

Tubulin önemli bir maddedir, çünkü dimerleri, iki guanozin trifosfat (GTP) molekülünün birleştirilmesinden sorumludur., bu aynı moleküller üzerinde enzimatik aktivite gerçekleştirme yeteneğine sahip dimerler. Oluşum (montaj) ve demontaj (sökme) süreçlerinde yer alması bu GTPaz aktivitesi aracılığıyla gerçekleşir. mikrotübüllerin kendilerinin, esneklik ve hücre iskeleti yapısını değiştirme yeteneği verir.

Akson mikrotübülleri ve dendritler hücre gövdesi ile sürekli değildirveya herhangi bir görünür MTOC (mikrotübül düzenleme merkezi) ile ilişkili değildirler. Aksonal mikrotübüllerin uzunluğu 100 μm olabilir, ancak tek tip polariteye sahiptir. Buna karşılık, dendritlerin mikrotübülleri daha kısadır ve mikrotübüllerinin sadece %50'si hücre gövdesinin distalindeki sonlandırmaya doğru yönlendirilmiş olarak karışık polarite sunar.

Nöronların mikrotübülleri diğer hücrelerde bulunabilen aynı bileşenlerden oluşsa da bazı farklılıklar gösterebilecekleri de unutulmamalıdır. Beynin mikrotübülleri, farklı izotiplerin tübüllerini ve bunlarla ilişkili çeşitli proteinleri içerir. Daha ne, mikrotübül bileşimi, nöron içindeki konuma göre değişir, Gibi aksonlar dalgalar dendritler. Bu, beyindeki mikrotübüllerin, nöronun sağladığı benzersiz ortamlara bağlı olarak farklı görevlerde uzmanlaşabileceğini düşündürmektedir.

ara filamentler

Mikrotübüllerde olduğu gibi, ara filamentler, diğer herhangi bir hücreninki kadar nöronal sitoyapının bileşenleridir. Bu filamentler hücrenin özgüllük derecesini belirlemede çok ilginç bir rol oynar., hücre farklılaşmasının belirteçleri olarak kullanılmaya ek olarak. Görünüşte, bu filamentler bir ipi andırır.

Vücutta, I'den V'ye kadar sıralanan ve bazıları nöronda bulunabilenler olmak üzere beş adede kadar ara filament vardır:

Tip I ve II ara filamentler, doğada keratindir ve vücudun epitel hücreleri ile çeşitli kombinasyonlarda bulunabilir.. Buna karşılık, tip III hücreler, glial hücreler veya öncüler gibi daha az farklılaşmış hücrelerde bulunabilir. nöronal hücreler, düz kas dokusunu oluşturanlar ve astrositlerde olduğu gibi daha şekilli hücrelerde de görülmüş olsalar da olgun.

Tip IV ara filamentler nöronlara özgüdür ve ekzonlar ve intronlar arasında ortak bir model sunar., önceki üç türden önemli ölçüde farklıdır. Tip V, hücre çekirdeğini çevreleyen kısmı oluşturan nükleer laminada bulunanlardır.

Bu beş farklı ara filament türü az çok belirli hücrelere özgü olsa da, sinir sisteminin bunların çeşitliliğini içerdiğini belirtmekte fayda var. Moleküler heterojenliklerine rağmen, ökaryotik hücrelerdeki tüm ara filamentler Bahsettiğimiz gibi, 8 ile 12 arasında bir çapa sahip bir ipe benzeyen lifler olarak sunarlar. nanometre.

sinir lifleri yan kollar şeklinde çıkıntılara sahip olmanın yanı sıra yüzlerce mikrometre uzunluğunda olabilir. Buna karşılık, glia ve nöronal olmayan hücreler gibi diğer somatik hücrelerde, bu filamentler daha kısadır ve yan kolları yoktur.

Nöronun miyelinli aksonlarında bulunabilen ana ara filament türü, üçlü oluşturan üç protein alt biriminden oluşur: yüksek moleküler ağırlıklı bir alt birim (NFH, 180 ila 200 kDa), orta moleküler ağırlıklı bir alt birim (NFM, 130 ila 170 kDa) ve düşük moleküler ağırlıklı bir alt birim (NFL, 60 ila 70 kDa). Her protein alt birimi ayrı bir gen tarafından kodlanır. Bu proteinler, sadece nöronlarda eksprese edilen ve karakteristik bir yapıya sahip olan tip IV filamentleri oluşturan proteinlerdir.

Ancak sinir sisteminin tipik özelliği tip IV olmasına rağmen, içinde başka filamentler de bulunabilir. Vimentin, tip III filamentleri oluşturan proteinlerden biridir.Fibroblastlar, mikroglia ve düz kas hücreleri dahil olmak üzere çok çeşitli hücrelerde bulunur. Ayrıca embriyonik hücrelerde glia ve nöronların öncüleri olarak bulunurlar. Astrositler ve Schwann hücreleri, tip III filamentleri oluşturan asidik fibriller glial protein içerir.

Aktin mikrofilamentleri

Aktin mikrofilamentleri hücre iskeletinin en eski bileşenleridir.. 4 ila 6 nanometre çapında iki boncuk dizisi gibi organize edilmiş 43 kDa aktin monomerlerinden oluşurlar.

Aktin mikrofilamentleri nöronlarda ve glial hücrelerde bulunabilir, ancak bulunurlar. özellikle presinaptik terminallerde, dendritik dikenlerde ve büyüme konilerinde yoğunlaşmıştır. sinirsel.

Alzheimer'da nöronal hücre iskeletinin rolü nedir?

Bulundu Alzheimer hastalığında beyinde biriken plak bileşenleri olan beta-amiloid peptitlerin varlığı arasındaki ilişkive özellikle sinir impulsunun alındığı dendritlerde, nöronal hücre iskeletinin dinamiklerinin hızlı kaybı. Bu kısım daha az dinamik olduğundan, sinaptik aktivitenin azalmasına ek olarak bilgi aktarımı daha az verimli hale gelir.

Sağlıklı bir nöronda, hücre iskeleti, sabitlenmiş olmasına rağmen bir miktar esnekliğe sahip olan aktin filamentlerinden oluşur.. Böylece nöronun çevrenin taleplerine uyum sağlayabilmesi için gerekli dinamizm verilir. Aktin filamentlerini kesmekten ve onları ayırmaktan sorumlu olan bir protein olan kofilin 1 vardır. birimler. Böylece yapı şekil değiştirir, ancak kofilin 1 fosforile edilirse yani bir fosfor atomu eklenirse düzgün çalışmayı durdurur.

Beta-amiloid peptitlere maruz kalmanın, kofilin 1'in artan fosforilasyonunu indüklediği gösterilmiştir. Bu, aktin filamentleri stabilize olduğundan ve yapı esnekliğini kaybettiğinden hücre iskeletinin dinamizmini kaybetmesine neden olur. Dendritik dikenler işlevini kaybeder.

Kofilin 1'i fosforilat yapan nedenlerden biri, ROCK (Rho-kinaz) enziminin buna etki etmesidir.. Bu enzim molekülleri fosforile ederek aktivitelerini indükler veya deaktive eder ve kofilin 1'i devre dışı bıraktığı için Alzheimer semptomlarının nedenlerinden biri olur. Bu etkiyi önlemek için, özellikle hastalığın erken evrelerinde, bu enzimin etkisini engelleyen ve kofilin 1'in işlevini kaybetmesini önleyen ilaç Fasucil vardır.

Bibliyografik referanslar:

• Molina, Y.. (2017). Hücre iskeleti ve sinir iletimi. Bir nöroendokrin modelinde veziküler taşıma ve füzyonun moleküler bazları ve protein etkileşimleri. UMH Doktora Dergisi. 2. 4. 10.21134 / doctumh.v2i1.1263.
• Kirkpatrick LL, Brady ST. Nöronal Hücre İskeletinin Moleküler Bileşenleri. İçinde: Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW, ve diğerleri, Editörler. Temel Nörokimya: Moleküler, Hücresel ve Tıbbi Yönler. 6. baskı. Philadelphia: Lippincott-Raven; 1999. Şuradan temin edilebilir: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
• Rush, T. ve diğerleri (2018) Alzheimer hastalığında sinaptotoksisite, aktin hücre iskeletinin düzensizliğini içeriyordu kofilin 1 fosforilasyonu yoluyla dinamikler The Journal of Neuroscience doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1409-18.2018