Цитокератины являются кератиновыми белками , обнаруженными в интрацитоплазматическом цитоскелете из эпителиальной ткани . Они являются важным компонентом промежуточных волокон , которые помогают клеткам противостоять механическим воздействиям. [1] Экспрессия этих цитокератинов в эпителиальных клетках в значительной степени специфична для определенных органов или тканей. Таким образом, они используются в клинической практике для определения клетки происхождения различных опухолей человека.
Именование
Термин «цитокератин» начал использоваться в конце 1970-х годов, когда впервые были идентифицированы и охарактеризованы белковые субъединицы кератиновых промежуточных филаментов внутри клеток . [2] В 2006 году была создана новая систематическая номенклатура кератинов млекопитающих, а белки, ранее называемые «цитокератинами», просто называются кератинами (категория эпителия человека). Например, цитокератин-4 (CK-4) был переименован в кератин-4 (K4). [3] Тем не менее, в клинической практике они по-прежнему часто называются цитокератинами.
Типы
Существует две категории цитокератинов: кислые цитокератины I типа и основные или нейтральные цитокератины II типа . Внутри каждой категории цитокератины пронумерованы в порядке убывания размера от низкомолекулярного (LMWCK) до высокомолекулярного (HMWCK). Цитокератины обычно находятся в гетеродимерных парах кислотных и основных субъединиц одинакового размера. [4]
Basic CK (тип B / класс II) | Кислый CK (тип A / класс I) | |
---|---|---|
HMWCK « чешуйчатые кератины » | СК-1 СК-2 СК-3 СК-4 СК-5 СК-6 | СК-9 СК-10 СК-11 СК-12 СК-13 СК-14 СК-15 СК-16 СК-17 |
LMWCK « простые кератины » | СК-7 СК-8 | СК-18 СК-19 СК-20 |
Экспрессия этих цитокератинов в значительной степени зависит от органа или ткани. Подмножества цитокератинов, которые экспрессируются эпителиальной клеткой, в основном зависят от типа эпителия, момента терминальной дифференцировки и стадии развития. Таким образом, определенный профиль экспрессии цитокератина позволяет идентифицировать эпителиальные клетки. Кроме того, это относится также к злокачественным аналогам эпителия ( карциномам ), поскольку профиль цитокератина обычно сохраняется. Таким образом, изучение экспрессии цитокератина методами иммуногистохимии является чрезвычайно ценным инструментом, широко используемым для диагностики и характеристики опухолей при хирургической патологии . [5]
Цитокератин | Места |
---|---|
Цитокератин 4 |
|
Цитокератин 7 |
|
Цитокератин 8 |
|
Цитокератин 10 |
|
Цитокератин 13 |
|
Цитокератин 14 |
|
Цитокератин 18 |
|
Цитокератин 19 |
Не реагирует с гепатоцитами и гепатоцеллюлярной карциномой [6] |
Цитокератин 20 |
|
Молекулярная биология
Цитокератины кодируются семейством, состоящим из 30 генов. Среди них 20 являются эпителиальными генами, а остальные 10 специфичны для трихоцитов.
Все цепи цитокератина состоят из центрального богатого α-спиралями домена (с идентичностью последовательностей 50-90% среди цитокератинов одного и того же типа и около 30% между цитокератинами другого типа) с не-α-спиральными N- и C- терминальные домены. Α-спиральный домен состоит из 310–150 аминокислот и включает четыре сегмента, в которых повторяется структура из семи остатков. В этом повторяющемся паттерне первый и четвертый остатки являются гидрофобными, а заряженные остатки демонстрируют чередующуюся положительную и отрицательную полярность, в результате чего полярные остатки расположены на одной стороне спирали. Этот центральный домен цепи обеспечивает выравнивание молекул в структуре кератина и заставляет цепи образовывать спиральные димеры в растворе.
Последовательности концевых доменов цитокератиновых цепей типа I и II содержат с обеих сторон стержневого домена субдомены V1 и V2, которые имеют переменный размер и последовательность. Тип II также представлен консервативными субдоменами H1 и H2, включающими 36 и 20 остатков соответственно. Субдомены V1 и V2 содержат остатки, обогащенные глицинами и / или серинами, первые придают цитокератиновой цепи сильный нерастворимый характер и облегчают взаимодействие с другими молекулами. Эти концевые домены также важны для определения функции цитокератиновой цепи, характерной для определенного типа эпителиальных клеток.
Два димера цитокератиновой группы превращаются в тетрамер кератина путем антипараллельного связывания. Этот тетрамер цитокератина считается основным строительным блоком цитокератиновой цепи. Путем соединения тетрамеров цитокератина голова-хвост образуются протофиламенты, которые, в свою очередь, попарно переплетаются с образованием протофибрилл. Четыре протофибриллы уступают место одной цитокератиновой нити.
Клеточная биология
В цитоплазме кератиновые нити соединяются латерально друг с другом, образуя пучки радиусом около 50 нм. Радиус этих пучков определяется взаимодействием между электростатическим отталкиванием на больших расстояниях и гидрофобным притяжением на малых расстояниях. [7] Эти кератиновые пучки охватывают сложную сеть, которая простирается от поверхности ядра до клеточной мембраны. Многочисленные вспомогательные белки участвуют в возникновении и поддержании такой структуры.
Эта ассоциация между плазматической мембраной и ядерной поверхностью имеет важное значение для организации цитоплазмы и механизмов клеточной коммуникации. Помимо относительно статических функций, обеспечиваемых с точки зрения поддержки ядра и обеспечения прочности на разрыв клетки, сети цитокератина подвергаются быстрому фосфатному обмену, опосредованному деполимеризацией, что имеет важные последствия для более динамичных клеточных процессов, таких как митоз и постмитотический период, клетка движение и дифференциация .
Цитокератины взаимодействуют с десмосомами и гемидесмосомами, таким образом взаимодействуя с межклеточной адгезией и соединительной тканью, лежащей в основе базальных клеток.
Было исследовано, что промежуточные филаменты цитоскелета эукариот , в которых цитокератины являются одним из трех его компонентов, связаны также с сетью белков комплекса анкирина и спектрина, которая лежит в основе клеточной мембраны. [ необходима цитата ]
Рекомендации
- ^ Herrmann H, Бэр H, L Kreplak, Стрелков С.В., Aebi U (июль 2007). «Промежуточные филаменты: от клеточной архитектуры до наномеханики». Nat. Rev. Mol. Cell Biol . 8 (7): 562–73. DOI : 10.1038 / nrm2197 . PMID 17551517 .
- ^ Franke WW, Schmid E, Osborn M, Weber K (июнь 1979 г.). «Нити среднего размера эндотелиальных клеток человека» . Журнал клеточной биологии . 81 (3): 570–80. DOI : 10,1083 / jcb.81.3.570 . PMC 2110384 . PMID 379021 .
- ^ Schweizer J, Bowden PE, Coulombe PA и др. (Июль 2006 г.). «Новая согласованная номенклатура кератинов млекопитающих» . Журнал клеточной биологии . 174 (2): 169–74. DOI : 10,1083 / jcb.200603161 . PMC 2064177 . PMID 16831889 .
- ^ Рехтман, Наташа; Епископ, Джастин А. (2011). Краткое справочное руководство для хирургических патологов . Гейдельберг: Springer . С. 4–8. ISBN 978-3-642-20085-4.
- ^ Даббс, DJ (2010). Диагностическая иммуногистохимия: тераностические и геномные приложения (3-е изд.). Нью-Йорк: Сондерс.
- ^ a b c d e f g h i j k l m MUbio> МОНОКЛОНАЛЬНЫЕ АНТИТЕЛЫ К ЦИТОКЕРАТИНАМ [ постоянная мертвая ссылка ] Дата обращения: октябрь 2010 г.
- ^ Хаимов, Эхуд (июль 2020 г.). «Модель для объединения кератиновых промежуточных нитей» . Биофизический журнал . 119 (1): 65–74. DOI : 10.1016 / j.bpj.2020.05.024 .
Внешние ссылки
- Цитокератин в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)