WikiDer > Спектрин

Spectrin
Принципиальная схема спектрина и других молекул цитоскелета
Локализация альфа-II-спектрина в зеленом цвете под плазматической мембраной нейронов крысы в ​​культуре ткани, как показано конфокальная микроскопия и иммунофлуоресценция. Ядра клеток показаны синим цветом благодаря красителю ДНК. DAPI.

Спектрин это цитоскелет белок которая выстилает внутриклеточную сторону плазматическая мембрана в эукариотических клетках. Спектрин образует пятиугольные или шестиугольные формы, образуя строительные леса и играет важную роль в поддержании плазматическая мембрана целостность и структура цитоскелета.[1] Гексагональное расположение образовано тетрамерами субъединиц спектрина, которые связаны с короткими актин нити на обоих концах тетрамера. Эти короткие актиновые филаменты действуют как соединительные комплексы, позволяя формировать гексагональную сетку. Белок назван спектрином, поскольку он был впервые выделен как основной белковый компонент эритроцитов человека, обработанных мягкими детергентами; детергенты лизировали клетки, а гемоглобин и другие цитоплазматические компоненты вымывались. В световой микроскоп все еще можно было увидеть основную форму эритроцита, поскольку субмембранозный цитоскелет, содержащий спектрин, сохранил очертания клетки. Он стал известен как «призрак» (призрак) красных кровяных телец, и поэтому основной белок призрака был назван спектрином.

При определенных типах черепно-мозговой травмы, например: диффузное повреждение аксонов, спектрин необратимо расщепляется протеолитический фермент Кальпаин, разрушая цитоскелет.[2] Расщепление спектрина вызывает образование мембраны пузыри и в конечном итоге деградировать, что обычно приводит к гибели клетки.[3] Субъединицы спектрина также могут расщепляться каспаза ферменты семейства, а кальпаин и каспаза продуцируют различные продукты распада спектрина, которые могут быть обнаружены вестерн-блоттинг с соответствующими антителами. Расщепление кальпаина может указывать на активацию некроз, в то время как расщепление каспаз может указывать на апоптоз.[4]

В эритроцитах

Удобство использования эритроциты по сравнению с другими типами клеток означает, что они стали стандартной моделью для исследования спектринового цитоскелета. Димерный спектрин образуется в результате латеральной ассоциации мономеров αI и βI с образованием димера. Затем димеры объединяются в образование «голова к голове» с образованием тетрамера. Сквозная ассоциация этих тетрамеров с короткими актиновыми филаментами дает наблюдаемые гексагональные комплексы.

У людей ассоциация с внутриклеточной поверхностью плазматическая мембрана через косвенное взаимодействие, через прямое взаимодействие с белок 4.1 и анкирин, с трансмембранным переносчиком ионов группа 3 Белок 4.2 связывает хвостовую часть спектрина с трансмембранным белком. гликофорин А.[5] У животных спектрин образует сеть, которая придает эритроцитам их форму.

В эритроцит Модель демонстрирует важность спектринового цитоскелета в том, что мутации в спектрине обычно вызывают наследственные дефекты эритроцита, включая наследственный эллиптоцитоз и редко наследственный сфероцитоз.[6]

У беспозвоночных

Есть три спектрина в беспозвоночные, α, β и βЧАС. Мутации в βЧАС спектрин в C. elegans вызывают дефекты морфогенеза, приводящие к появлению значительно более короткого, но в целом нормального животного, которое движется и размножается. Этих животных называют «sma» из-за их небольшого фенотипа, и они несут мутации в C. elegans sma-1 ген. [7] Мутация β-спектрина в C. elegans приводит к несогласованному фенотип в котором черви парализованы и намного короче, чем дикого типа.[8] Помимо морфологических эффектов, мутация Unc-70 также вызывает дефектные нейроны. Число нейронов в норме, но рост нейронов был дефектным.

Точно так же спектрин играет роль в Дрозофила нейроны. Нокаут α- или β-спектрина в D. melanogaster приводит к появлению нейронов, которые морфологически нормальны, но уменьшены нейротрансмиссия на нервномышечное соединение.[9]У животных спектрин образует сеть, которая придает эритроцитам их форму.

У позвоночных

Спектриновые гены позвоночных

Семейство генов спектрина претерпело расширение в ходе эволюции. Вместо одного α и двух β генов у беспозвоночных существует два α-спектрина (αI и αII) и пять β-спектринов (от βI до V), названных в порядке открытия.

У человека это гены:

Производству спектрина способствует фактор транскрипции GATA1.

Роль в мышечной ткани

Существуют некоторые доказательства роли спектринов в мышечных тканях. В клетки миокардаРаспределение aII спектрина совпадает с Z-дисками и плазматической мембраной миофибриллы.[10] Кроме того, мыши с нокаутом анкирина (ankB) нарушили гомеостаз кальция в миокарде. У пораженных мышей нарушена морфология z-полосы и саркомера. В этой экспериментальной модели рианодин и ИП3 рецепторы имеют аномальное распределение в культивируемых миоцитах. В кальциевая сигнализация культивируемых клеток нарушается. У людей мутация в гене AnkB приводит к синдром удлиненного интервала QT и внезапная смерть, что усиливает доказательства роли спектринового цитоскелета в возбудимой ткани.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Ха, Ги-Ён; Glantz, Susan B .; Дже, Суджон; Морроу, Джон С .; Ким, Юнг Х. (декабрь 2001 г.). «Кальпаиновый протеолиз альфа-II-спектрина в нормальном мозге взрослого человека». Neurosci. Латыш. 316 (1): 41–4. Дои:10.1016 / S0304-3940 (01) 02371-0. PMID 11720774.
  2. ^ Büki, A .; Okonkwo, D. O .; Wang, K. K .; Повлишок, Дж. Т. (апрель 2000 г.). «Высвобождение цитохрома с и активация каспазы при травматическом повреждении аксонов». J. Neurosci. 20 (8): 2825–34. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.20-08-02825.2000. ЧВК 6772193. PMID 10751434.
  3. ^ Кастильо, MR; Бэбсон, младший. (1998). "Ca2+-зависимые механизмы повреждения клеток в культивируемых корковых нейронах ». Неврология. 86 (4): 1133–1144. Дои:10.1016 / S0306-4522 (98) 00070-0. PMID 9697120.
  4. ^ Ли, Цзя; Ли, Сюэ-Юань; Фэн, Донг-Фу; Пан, Донг-Чао (декабрь 2010 г.). «Биомаркеры, связанные с диффузным травматическим повреждением аксонов: изучение патогенеза, ранней диагностики и прогноза». J. Trauma. 69 (6): 1610–1618. Дои:10.1097 / TA.0b013e3181f5a9ed. PMID 21150538.
  5. ^ Патологическая основа болезни, 8-е издание Роббинс и Котран (2010), стр. 642
  6. ^ Делоне, Дж (1995). «Генетические нарушения мембран эритроцитов». Письма FEBS. 369 (1): 34–37. Дои:10.1016 / 0014-5793 (95) 00460-Q. PMID 7641880.
  7. ^ Маккеун, К; Прайтис В.М.; Остин Дж. А. (1998). "sma-1 кодирует гомолог бетаH-спектрина, необходимый для морфогенеза Caenorhabditis elegans". Разработка. 125 (11): 2087–98. PMID 9570773.
  8. ^ Hammarlund, M; Дэвис WS; Йоргенсен Э.М. (2000). «Мутации в β-Спектрине нарушают рост аксонов и структуру саркомеров». Журнал клеточной биологии. 149 (4): 931–942. Дои:10.1083 / jcb.149.4.931. ЧВК 2174563. PMID 10811832.
  9. ^ Фезерстоун, Германия; Дэвис WS; Dubreuil RR; Броуди К. (2001). «Мутации альфа- и бета-спектрина дрозофилы нарушают высвобождение пресинаптического нейромедиатора». Журнал неврологии. 21 (12): 4215–4224. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.21-12-04215.2001. PMID 11404407. Получено 2007-02-11.
  10. ^ Беннетт, премьер-министр; Бейнс А.Дж.; Lecomte MC; Мэггс AM; Пиндер JC (2004). «Не только белок плазматической мембраны: в клетках сердечной мышцы альфа-II спектрин также обнаруживает тесную связь с миофибриллами». Журнал исследований мышц и подвижности клеток. 25 (2): 119–126. Дои:10.1023 / B: JURE.0000035892.77399.51. PMID 15360127.