Starpposma pavedieni ir eikariotu šūnu raksturīga struktūra. Tie ir pašmontējami un ķīmiski izturīgi. Starppavedienu struktūru un funkcijas nosaka proteīnu molekulās esošo saišu īpašības. Tie kalpo ne tikai šūnu karkasa veidošanai, bet arī nodrošina organellu mijiedarbību.
Vispārīgs apraksts
Pavedieni ir pavedienveida proteīna struktūras, kas piedalās citoskeleta veidošanā. Pēc diametra tos iedala 3 klasēs. Starppavedienu (IF) vidējā šķērsgriezuma vērtība ir 7–11 nm. Tie ieņem starpposmu starp mikrofilamentiem Ø5–8 nm un mikrocaurulēm Ø25 nm, par kurām tie ieguva savu nosaukumu.
Ir divu veidu šīs struktūras:
- Lamīns. Viņi atrodas kodolā. Visiem dzīvniekiem ir lamināri pavedieni.
- Citoplazmas. Tie atrodas citoplazmā. Pieejams nematodēm, mīkstmiešiem, mugurkaulniekiem. Pēdējā dažu veidu šūnas var nebūt (piemēram, glia šūnās).
Atrašanās vieta
Starppavedieni ir viens no galvenajiem to dzīvo organismu citoskeleta elementiem, kuru šūnās ir kodoli (eikarioti). Prokariotiem ir arī šo fibrilāro struktūru analogi. Tie nav atrodami augu šūnās.
Lielākā daļa pavedienu atrodas perinukleārajā zonā un fibrilu saišķos, kas atrodas zem plazmas membrānas un stiepjas no šūnu centra līdz malām. Īpaši daudz to ir tajās sugās, kuras ir pakļautas mehāniskam spriegumam - muskuļos, epitēlija un arī nervu šķiedru šūnās.
Olb altumvielu veidi
Kā liecina pētījumi, olb altumvielas, kas veido starpposma pavedienus, izšķir atkarībā no šūnu veida un to diferenciācijas stadijas. Tomēr tie visi ir saistīti.
Starpposma pavedienu proteīni ir sadalīti 4 veidos:
- Keratīns. Tie veido polimērus no diviem apakštipiem - skābiem un neitrāliem. Šo savienojumu molekulmasa svārstās no 40 000 līdz 70 000 amu. m Atkarībā no audu avota dažādu neviendabīgu keratīnu formu skaits var sasniegt vairākus desmitus. Tos iedala 2 grupās pēc izoformas - epitēlija (visvairāk) un ragveida, kas veido dzīvnieku matus, ragus, nagus un spalvas.
- Otrajā tipā ir apvienoti 3 veidu proteīni, kuriem ir gandrīz vienāda molekulmasa (45 000-53 000 amu). Tie ietver: vimentīnu (saistaudus, plakanšūnas,oderē asins un limfātisko asinsvadu virsmu; asins šūnas) desmīns (muskuļu audi); periferīns (perifērie un centrālie neironi); glia fibrillārais skābais proteīns (ļoti specifisks smadzeņu proteīns).
- Neirofilamentu proteīni, kas atrodami neirītos, cilindriskos procesos, kas pārnes impulsus starp nervu šūnām.
- Kodola apvalka proteīni, kas atrodas kodola membrānas pamatā. Viņi ir visu pārējo PF priekšteči.
Starpposma pavedieni var sastāvēt no vairāku veidu iepriekšminētajām vielām.
Properties
PF raksturlielumus nosaka šādas īpašības:
- liels polipeptīdu molekulu skaits šķērsgriezumā;
- spēcīga hidrofoba mijiedarbība, kam ir svarīga loma makromolekulu savākšanas procesā savītas superspoles veidā;
- tetramēru veidošanās ar augstu elektrostatisko mijiedarbību.
Tā rezultātā starppavedieni iegūst spēcīgas savītas virves īpašības - tie labi izliecas, bet neplīst. Apstrādājot ar reaģentiem un spēcīgiem elektrolītiem, šīs struktūras šķīdumā nonāk pēdējās, tas ir, tām ir raksturīga augsta ķīmiskā stabilitāte. Tātad pēc olb altumvielu molekulu pilnīgas denaturēšanas urīnvielā pavedieni var patstāvīgi salikt. No ārpuses ievadītie proteīni ātri integrējas šo savienojumu jau esošajā struktūrā.
Struktūra
Pēc to struktūras starppavedieni nav sazarotipolimēri, kas spēj gan veidot lielmolekulārus savienojumus, gan depolimerizēties. To strukturālā nestabilitāte palīdz šūnām mainīt formu.
Neskatoties uz to, ka pavedieniem ir daudzveidīgs sastāvs atkarībā no proteīnu veida, tiem ir vienāds struktūras plāns. Molekulu centrā atrodas alfa spirāle, kurai ir labās puses spirāles forma. To veido kontakti starp hidrofobām struktūrām. Tās struktūrā ir 4 spirālveida segmenti, kas atdalīti ar īsām nespirālveida daļām.
Alfa spirāles galos ir domēni ar nenoteiktu struktūru. Viņiem ir svarīga loma kvēldiega montāžā un mijiedarbībā ar šūnu organellām. To lielums un olb altumvielu secība dažādās IF sugās ļoti atšķiras.
Veidojošs proteīns
Galvenais PF būvmateriāls ir dimēri - sarežģītas molekulas, kas sastāv no divām vienkāršām molekulām. Parasti tie ietver 2 dažādus proteīnus, kas savienoti ar stieņveida struktūrām.
Citoplazmatiskā veida pavedieni sastāv no dimēriem, kas veido pavedienus 1 bloka biezumā. Tā kā tie ir paralēli, bet pretējā virzienā, nav polaritātes. Šīs dimēriskās molekulas vēlāk var veidot sarežģītākas.
Funkcijas
Starppavedienu galvenās funkcijas ir šādas:
- šūnu un to procesu mehāniskās izturības nodrošināšana;
- pielāgošanās stresa faktoriem;
- piedalīšanāskontakti, kas nodrošina spēcīgu šūnu savienojumu (epitēlija un muskuļu audi);
- proteīnu un organellu intracelulārais sadalījums (Golgi aparāta, lizosomu, endosomu, kodolu lokalizācija);
- piedalīšanās lipīdu transportēšanā un signalizācijā starp šūnām.
PF ietekmē arī mitohondriju darbību. Kā liecina laboratorijas eksperimenti ar pelēm, tiem indivīdiem, kuriem trūkst desmīna gēna, šo organellu intracelulārais izvietojums tiek traucēts, un pašas šūnas ir ieprogrammētas īsākam mūžam. Tā rezultātā samazinās audu skābekļa patēriņš.
No otras puses, starpposma pavedienu klātbūtne veicina mitohondriju mobilitātes samazināšanos. Ja šūnā mākslīgi ievada vimentīnu, tad IF tīklu var atjaunot.
Medicīnas nozīme
Pārkāpumi PF sintēzē, uzkrāšanā un struktūrā izraisa dažu patoloģisku stāvokļu rašanos:
- Hialīna pilienu veidošanās aknu šūnu citoplazmā. Citā veidā tos sauc par Mallory ķermeņiem. Šīs struktūras ir epitēlija tipa IF proteīni. Tie veidojas ar ilgstošu alkohola iedarbību (akūts alkoholiskais hepatīts), kā arī vielmaiņas procesu pārkāpums primārā hepatocelulārā aknu vēža gadījumā (pacientiem ar vīrusu B hepatītu un cirozi), ar žults stagnāciju aknās un žultspūslī. Alkoholiskajam hialīnam piemīt imunogēnas īpašības, kas nosaka sistēmiskas patoloģijas attīstību.
- Kad gēni mutē,kas atbild par keratīnu ražošanu, rodas iedzimta ādas slimība - epidermolysis bullosa. Šajā gadījumā tiek pārkāpts ādas ārējā slāņa piestiprinājums pie bazālās membrānas, kas to atdala no saistaudiem. Tā rezultātā veidojas erozija un burbuļi. Āda kļūst ļoti jutīga pret mazākajiem mehāniskiem bojājumiem.
- Senilu plāksnīšu un neirofibrilāru samezglojumu veidošanās smadzeņu šūnās Alcheimera slimības gadījumā.
- Daži kardiomiopātijas veidi, kas saistīti ar pārmērīgu PF uzkrāšanos.
Mēs ceram, ka mūsu raksts atbildēja uz visiem jūsu jautājumiem.
