БЕЛКИ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ФИЛАМЕНТОВ

Третий из основных классов филаментов, для которых нам определенно известны структурные белки, — это промежуточные филаменты. Они имеют приблизительно 10 нм в диаметре, и обнаружены в большинстве клеток позвоночных. Структурные белки промежуточных, филаментов были идентифицированы позже, чем структурные белки филаментов других классов; по этой причине об ассоциированных с ними белках известно сравнительно мало. Кроме того, для промежуточных филаментов характерен намного более широкий диапазон межтканевых различий в аминокислотной последовательности, что породило некоторые разногласия при установлении принадлежности различных белков той или иной разновидности этих филаментов.

Промежуточные филаменты всех типов обладают рядом общих свойств. Они спиральны, что при соответствующих способах окраски придает им вид периодических структур. Все они могут быть деполимеризованы и реполимеризованы in vitro, и для всех них в отличие от микротрубочек и микрофиламентов условия сборки in vitro оказались таковы, что их сборка и разборка в клетке, по всей вероятности, события редкие. И наконец, для всех промежуточных филаментов была предложена одна, общая модель строения. Сначала предполагалось, что эти филаменты состоят из трехцепочечных сверхспирализованных структур, которые перемежаются неспиральными областями, образованными N-концевым, С-концевым или центральным неспиральным доменом белков филаментов. Более поздний анализ, основанный на данных об аминокислотной последовательности нескольких таких белков, показал, что промежуточные филаменты представляют собой двутяжные структуры и что сверхспирализованные домены расположены в них не совсем так, как предполагалось по результатам протеолитического анализа. Существенный вывод, к которому привели исследования обоих типов, состоит в том, что неспирализованные области очень чувствительны к протеолизу. Протеолиз некоторых из этих областей может вызывать разборку филаментов.

Белки промежуточных филаментов можно разделить на пять групп. Из-за небольших межвидовых различий между белками и чувствительности наблюдаемых значений их молекулярной массы к условиям проведения измерений эти семейства имеют по нескольку названий. Эпителиальные клетки содержат обычно цитокератины — семейство кератиноподобных белков с мол. массой от 45 до 60 кДа. Нервные клетки содержат белки нейрофиламентов, мол. масса основных полипептидов этих филаментов равна 68, 145 и 220 кДа. В мышечных клетках содержится десмин, или скелетин, с мол. массой приблизительно 53 кДа, в глиальных клетках — так называемый глиальный фибриллярный кислый белок (ГФКБ) с мол. массой примерно 55 кДа, а в клетках мезенхимального происхождения — виментин, или декамин, с мол. массой 58 кДа. Наблюдаемые значения молекулярной массы этих белков немного варьируют в зависимости от источника филаментов и электрофоретической системы, используемой для их анализа,

Все белки промежуточных филаментов были деполимеризованы и реполимеризованы in vitro. Десмин, виментин и ГФКБ образуют гомополимеры, содержащие полипептиды одного только вида. Белки нейрофиламентов состоят из трех разных полипептидов. В определенных условиях белок с мол. массой 68 кДа может полимеризоваться и в отсутствие белков с мол. массой 14S и 220 кДа. Однако получающиеся при этом гомополимеры имеют гладкую боковую поверхность — в отличие от нативных нейрофиламентов, поверхность которых выглядит опушенной. Это означает, что белок с мол. массой 220 невозможно, белок с мол. массой 145 кДа являются отчасти периферическими компонентами нативных филаментов и образуют на их поверхности боковые «ручки», видимые в электронный микроскоп. Эти структуры представляют особый интерес как возможные участки взаимодействия нейрофиламентов с различными белками и субклеточными частицами.

В семейство цитокератинов входит множество разных полипептидов. Эпителиальные ткани из разных частей, тела различаются по спектру содержащихся в них цитокератинов. До сих пор не удалось собрать промежуточные филаменты из какого-либо одного цитокератина, хотя различные комбинации двух или большего числа цитокератинов образуют филаменты in vitro. Благодаря такой ограниченной способности цитокератинов к полимеризации оказалось возможным продемонстрировать сополимеризацию цитокератинов с другими белками промежуточных филаментов. Были подобраны условия, в которых белки промежуточных филаментов не могут самостоятельно образовывать филаменты, и осуществлена сборка в гетерогенной смеси этих белков.

Как показал анализ аминокислотных последовательностей, белки промежуточных филаментов из разных тканей и из организмов разных видов являются близко-родственными, причем межвидовые различия между белками филаментов из одной и той же ткани выражены менее, чем межтканевые различия между этими белками из одного и того же организма. Так, для десмина и виментина из свиньи степень гомологии их аминокислотных последовательностей составляет 64%, а для десминов, выделенных из свиньи и курицы, — 91%. Таким образом, хотя разные белки промежуточных филаментов и имеют разные изоэлектрические точки и разные молекулярные массы, все пять семейств этих белков несомненно связаны общим происхождением. Близость их аминокислотных последовательностей проявляется, в частности, и в сходстве ультраструктуры всех промежуточных филаментов.

Благодаря такой картине сходства и различий между белками промежуточных филаментов оказалось возможным получить как тканеспецифичные антитела (реагирующие, например, с виментином из разных животных), так и антитела, узнающие домены, общие для многих белков промежуточных филаментов. С помощью антител широкой специфичности удалось продемонстрировать присутствие белков промежуточных филаментов в клетках Drosophila; как показывает этот результат, белки промежуточных филаментов являются по меньшей мере столь же древними, что и многоклеточные организмы.

Вследствие того что белки промежуточных филаментов различаются по химическим свойствам и, кроме того, малорастворимы, лишь немногие из ассоциированных с промежуточными филаментами белков изучены к настоящему времени. Среди них одним из наиболее интересных является активируемая кальцием протеаза, специфичная по отношению к промежуточным филаментам. Показано, что такая протеаза ассоциирована с виментином, нейрофиламентами и десмином. Присутствие протеазы на филаментах обеспечивает тесный контакт между ней и ее субстратом. Оптимальная концентрация кальция для активации протеазы, специфичной к виментину, составляет 10 мкМ. Протеолиз приводит к быстрой разборке филаментов. Особый интерес описанная протеаза представляет по следующей причине: стабильность промежуточных филаментов in vitro такова, что кажется маловероятным, чтобы они: были способны активно собираться и разбираться в физиологических условиях, так что деградация филаментов, возможно единственно доступный для клетки способ вызвать их разборку.

До сих пор удалось охарактеризовать только несколько белков, ассоциированных с промежуточными филаментами. Плектин — белок с мол. массой 300 кДа — был выделен из промежуточных филаментов клеток глиомы. Он связан в этих клетках с виментином в соотношении приблизительно 1:20. Внутриклеточное распределение плектина отчасти совпадает с распределением промежуточных филаментов; плектин располагается, однако, не по всей длине этих филаментов. In vitro плектин может вызывать образование пучков виментиновых филаментов, из чего следует, что либо нз каждый полипептид с мол. массой 300 кДа приходится по два участка связывания виментина, либо нативный плектин является димером или тетрамером.

Синемин — это белок с мол. массой 230 кДа, способный связываться и с десминовыми, и с виментиновымн филаментами. Он был выделен из мышечных клеток, а также из эритроцитов птиц. Паранемин (280 кДа) ассоциирован с десминовыми и виментиновыми филаментами в скелетных мышцах птиц. Его содержание в мышцах особенно высоко на ранних стадиях развития и снижается на поздних; таким образом, он функционирует в клетках, по-видимому, лишь в течение непродолжительного времени. И в виментиновых, и в десминовых фнламентах паранемин обнаруживается независимо от того, связан ли с ними также синемин.

Похожие материалы:

Белки ассоциированные с несколькими системами филаментов

Возможные белки микротрабекул

Ковалентные модификации цитоскелетных белков

Архитектура цитоскелета


   
© Медицинские науки. Перепечатка материалов сайта без действующей обратной ссылки запрещена!