cytoskeleton

Det cytoskeleton består af et dynamisk skifteligt netværk af tre forskellige proteinfilamenter i cytoplasmaet i cellerne.

De giver celle- og organisatoriske intracellulære strukturer såsom organeller og vesikler struktur, stabilitet og iboende mobilitet (motilitet). Nogle af filamenterne stikker ud af cellen for at understøtte mobiliteten af ​​cellen eller den direkte transport af fremmedlegemer i form af cilia eller flagella.

Hvad er cytoskelettet?

Cytoskelettet af humane celler består af tre forskellige klasser af proteinfilamenter. Mikrofilamenter (actinfilamenter) med en diameter på 7 til 8 nanometer, der hovedsageligt består af actinproteiner, tjener til at stabilisere den ydre celleform og mobiliteten af ​​cellen som helhed såvel som intracellulære strukturer.

I muskelceller giver actinfilamenter musklerne mulighed for at trække sig sammen på en koordineret måde. De mellemliggende filamenter, som er omkring 10 nanometer tykke, tilvejebringer også mekanisk styrke og struktur for cellen. De er ikke involveret i cellemobilitet. Mellemfilamenter består af forskellige proteiner og dimerer af proteinerne, som kombineres til dannelse af bundter, der er viklet som reb (tonofibriller) og er ekstremt rivestandige strukturer. Mellemfilamenter kan opdeles i mindst 6 forskellige typer med forskellige opgaver.

Den tredje filamentklasse består af små rør, mikrotubuli, med en ydre diameter på 25 nanometer. De er sammensat af polymerer af tubulindimerer og er hovedsageligt ansvarlige for alle typer intracellulær bevægelighed og for mobiliteten af ​​cellerne i sig selv. For at understøtte cellernes selvmotilitet kan mikrotubulier i form af cilia eller flagella danne celleprocesser, der stikker frem fra cellen. Netværket af mikrotubuli er for det meste organiseret fra centromeren og er underlagt ekstremt dynamiske ændringer.

Anatomi & struktur

Stoffgrupperne mikrofilamenter, mellemfilamenter (IF) og mikrotubuli (MT), som alle tre er tildelt cytoskelettet, er næsten allestedsnærværende inden i cytoplasmaet og også inden i cellekernen.

De grundlæggende byggesten af ​​mikro- eller actinfilamenter hos mennesker består af 6 isoform actinproteiner, som hver kun adskiller sig med et par aminosyrer. Det monomere actinprotein (G-actin) binder nucleotidet ATP og danner lange molekylære kæder af actinmonomerer ved at opdele en phosphatgruppe, hvoraf to forbindes til dannelse af heliske actinfilamenter. Actinfilamenterne i de glatte og striberede muskler, i hjertemusklerne og de ikke-muskuløse actinfilamenter adskiller sig hver især lidt fra hinanden. Opbygning og opdeling af actinfilamenter er underlagt meget dynamiske processer og tilpasser sig kravene.

Mellemfilamenter består af forskellige strukturelle proteiner og har en høj trækstyrke med et tværsnit på ca. 8 til 11 nanometer. De mellemliggende filamenter er opdelt i fem klasser: sure keratiner, basiske keratiner, desmin-type, neurofilamenter og lamin-type. Mens keratinerne forekommer i epitelcellerne, findes filamenterne af desmin-typen i muskelceller i de glatte og striberede muskler såvel som i hjertemuskelceller. De neurofilamenter, der er til stede i praktisk talt alle nerveceller, er sammensat af proteiner, såsom Internexin, Nestin, NF-L, NF-M og andre. Mellemfilamenter af lamintypen findes i alle cellekerner inden i den nukleare membran i karyoplasmaet.

Funktion & opgaver

Cytoskeletets funktion og opgaver er på ingen måde begrænset til cellernes strukturelle form og stabilitet. Mikrofilamenter, der hovedsageligt er placeret i netlignende strukturer direkte på plasmamembranen, stabiliserer den ydre form af cellerne. Men de danner også membranfremspring som pseudopodia. Motoriske proteiner, hvorfra mikrofilamenterne i muskelcellerne er bygget, sikrer de nødvendige muskelsammentrækninger.

De mellemliggende filamenter med meget høj trækstyrke er af største betydning for den mekaniske styrke af cellerne. De har også en række andre funktioner. Keratinfilamenter i epitelcellerne er indirekte mekanisk forbundet med hinanden via desmosomer, så hudvævet får en to-dimensionel, matrixlignende styrke. IF'erne er forbundet med de andre grupper af stoffer i cytoskelettet via mellemliggende filamentassocierede proteiner (IFAP'er), sikrer en vis udveksling af information og den tilsvarende vævs mekaniske styrke. Dette skaber ordnede strukturer i cytoskelettet. Enzymer som kinaser og fosfataser sikrer, at netværkene opbygges, omstruktureres og nedbrydes hurtigt.

Forskellige typer neurofilamenter stabiliserer nervevæv. Laminer styrer nedbrydningen af ​​cellemembranen under celledeling og dens efterfølgende rekonstruktion. Mikrotubulerne er ansvarlige for opgaver såsom kontrol af transporten af ​​organeller og vesikler i cellen og organisering af kromosomer under mitose. I celler, hvor mikrotubulier udvikler mikrovilli, cilia, flagella eller flagella, sikrer MT'erne også bevægelsen af ​​hele cellen eller overtager fjernelse af slim eller fremmedlegemer, såsom. B. i luftrøret og den ydre øregang.

Du kan finde din medicin her

sygdomme

Forstyrrelser i cytoskeletets metabolisme kan enten skyldes genetiske defekter eller af eksternt tilførte toksiner. En af de mest almindelige arvelige sygdomme forbundet med en forstyrrelse i syntesen af ​​et membranprotein til muskler er Duchenne muskeldystrofi.

En genetisk defekt forhindrer dannelse af dystrophin, et strukturelt protein, der kræves i muskelfibrene i de striede skeletmuskler. Sygdommen forekommer i den tidlige barndom med et progressivt forløb. Muterede keratiner kan også have alvorlige virkninger. Ichthyosis, den såkaldte fiskeskala-sygdom, fører til hyperkeratose, en ubalance mellem produktion og eksfoliering af hudflager på grund af en eller flere genetiske defekter på kromosom 12. Ichthyosis er den mest almindelige arvelige sygdom i huden og kræver intensiv behandling, som dog kun kan lindre symptomerne.

Andre genetiske defekter, der fører til forstyrrelse af neurofilamenternes stofskifte, forårsager z. B. amyotrofisk lateral sklerose (ALS). Nogle kendte mykotoksiner (svampetoksiner), såsom dem fra skimmelsvampe og flyveplanter, forstyrrer metabolismen af ​​actinfilamenter. Colchicine, toksinet fra efterårets krokus og taxol, der fås fra barlindtræer, bruges specifikt til tumorterapi. De griber ind i mikrotubulernes metabolisme.