Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Принципиальная схема спектрина и других молекул цитоскелета
Локализация альфа-II-спектрина в зеленом цвете под плазматической мембраной нейронов крысы в ​​культуре ткани, как показано с помощью конфокальной микроскопии и иммунофлуоресценции . Ядра клеток показаны синим цветом с помощью красителя ДНК DAPI .

Спектрин - это белок цитоскелета , выстилающий внутриклеточную сторону плазматической мембраны эукариотических клеток. Спектрин образует пентагональные или гексагональные структуры, образуя каркас и играя важную роль в поддержании целостности плазматической мембраны и структуры цитоскелета. [1] Гексагональные структуры образованы тетрамерами субъединиц спектрина, связанными с коротким актином.нити на обоих концах тетрамера. Эти короткие актиновые филаменты действуют как соединительные комплексы, позволяя формировать гексагональную сетку. Белок получил название спектрин, поскольку он был впервые выделен как основной белковый компонент красных кровяных телец 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, сохранял очертания клетки. Он стал известен как «призрак» красных кровяных телец (призрак), и поэтому основной белок призрака был назван спектрином.

При определенных типах повреждений головного мозга, таких как диффузное повреждение аксонов , спектрин необратимо расщепляется протеолитическим ферментом кальпаином , разрушая цитоскелет. [2] спектрина расщепление приводит к образованию мембраны волдырей и в конечном счете будет ухудшаться, как правило , приводит к смерти клетки. [3] Субъединицы спектрина также могут расщепляться ферментами семейства каспаз , а кальпаин и каспаза продуцируют различные продукты распада спектрина, которые можно обнаружить с помощью вестерн-блоттинга с соответствующими антителами. Расщепление кальпаина может указывать на активацию некроза , а расщепление каспазы может указывать на апоптоз.. [4]

В эритроцитах [ править ]

Удобство использования эритроцитов 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, связь с внутриклеточной поверхностью мембраны плазмы является косвенным взаимодействием, путем прямого взаимодействие с белком 4.1 и анкириновыми , с трансмембранным ионным переносчиком полоса 3 белком 4.2 связывает хвост области спектрин к трансмембранному белку гликофорин А . [5] У животных спектрин образует сеть, которая придает эритроцитам их форму.

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

У беспозвоночных [ править ]

Есть три spectrins в беспозвоночных , а, р и & beta ; H . Мутации в β H- спектрине C. elegans вызывают дефекты морфогенеза, приводящие к появлению значительно более коротких, но в целом нормальных животных, которые передвигаются и размножаются. Этих животных называют «sma» из-за их небольшого фенотипа, и они несут мутации в гене sma-1 C. elegans . [7] Мутация β-спектрина у C. elegans приводит к нескоординированному фенотипу, при котором черви парализованы и намного короче, чем черви дикого типа . [8] Помимо морфологических эффектов, мутация Unc-70 также вызывает дефектныенейроны . Число нейронов в норме, но рост нейронов был дефектным.

Точно так же спектрин играет роль в нейронах дрозофилы . Нокаут α- или β-спектрина у D. melanogaster приводит к образованию нейронов, которые морфологически нормальны, но имеют пониженную нейротрансмиссию в нервно-мышечном соединении . [9] У животных спектрин образует сеть, которая придает эритроцитам их форму.

У позвоночных [ править ]

Спектриновые гены позвоночных [ править ]

Семейство генов спектринов 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:

  • Альфа: SPTA1 , SPTAN1
  • Бета: SPTB , SPTBN1 , SPTBN2 , SPTBN4 , SPTBN5

Выработке спектрина способствует фактор транскрипции GATA1 .

Роль в мышечной ткани [ править ]

Существуют некоторые доказательства роли спектринов в мышечных тканях. В клетках миокарда распределение aII-спектрина совпадает с Z-дисками и плазматической мембраной миофибрилл . [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 рецепторы рианодина и IP 3 имеют аномальное распределение в культивируемых миоцитах. Передача кальциевых сигналов культивируемых клеток нарушается. У людей мутация в гене AnkB приводит к синдрому удлиненного интервала QT. и внезапная смерть, что усиливает доказательства роли спектринового цитоскелета в возбудимой ткани.

См. Также [ править ]

  • Proteopedia 2 - комплекс между кальмодулином и альфа11спектрином
  • Спектрин повтор
  • Гликофорин C , помогает закрепить спектрин-актиновый цитоскелет на клеточной мембране эритроцитов.

Ссылки [ править ]

  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. Lett . 316 (1): 41–4. DOI : 10.1016 / S0304-3940 (01) 02371-0 . PMID  11720774 .
  2. ^ Büki, A .; Оконкво, ДО; Ван, К.К .; Повлишок, JT (апрель 2000 г.). «Высвобождение цитохрома с и активация каспазы при травматическом повреждении аксонов» . J. Neurosci . 20 (8): 2825–34. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.20-08-02825.2000 . PMC 6772193 . PMID 10751434 .  
  3. ^ Кастильо, MR; Бэбсон, младший. (1998). «Са 2+ -зависимые механизмы повреждения клеток в культивируемых корковых нейронах». Неврология . 86 (4): 1133–1144. DOI : 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. DOI : 10.1097 / TA.0b013e3181f5a9ed . PMID 21150538 . 
  5. ^ Патологическая основа болезни, 8-е издание Роббинс и Котран (2010), стр. 642
  6. Перейти ↑ Delaunay, J (1995). «Генетические нарушения мембран эритроцитов» . Письма FEBS . 369 (1): 34–37. DOI : 10.1016 / 0014-5793 (95) 00460-Q . PMID 7641880 . 
  7. ^ МакКаун, C; Прайтис В.М.; Остин Дж. А. (1998). «sma-1 кодирует гомолог бетаH-спектрина, необходимый для морфогенеза Caenorhabditis elegans» . Развитие . 125 (11): 2087–98. PMID 9570773 . 
  8. ^ Хаммарлунд, М; Дэвис WS; Йоргенсен Э.М. (2000). «Мутации в β-Спектрине нарушают рост аксонов и структуру саркомеров» . Журнал клеточной биологии . 149 (4): 931–942. DOI : 10,1083 / jcb.149.4.931 . PMC 2174563 . PMID 10811832 .  
  9. ^ Featherstone, DE; Дэвис WS; Dubreuil RR; Броуди К. (2001). «Мутации альфа- и бета-спектрина дрозофилы нарушают высвобождение пресинаптического нейромедиатора» . Журнал неврологии . 21 (12): 4215–4224. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.21-12-04215.2001 . PMID 11404407 . Проверено 11 февраля 2007 . 
  10. ^ Беннетт, PM; 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. DOI : 10,1023 / Б: JURE.0000035892.77399.51 . PMID 15360127 .