Molekuljarnaja Biologija Kletki v2
.pdf
271
Рис. 11-26. Короткие филаменты немышечного миозина, образовавшиеся в результате фосфорилировання его легких цепей (электронная микрофотография, негативный контраст). (С любезного разрешения John Kendrick-Jones.)
Рис. 11-27. Примеры встречающихся в немышечных клетках сократительных пучков актиновых филаментов, в состав которых входит также миозин.
11.1.17. В немышечных клетках могут временно создаваться сократимые комплексы мышечного типа [14]
Для немышечных клеток контроль над сборкой и разборкой миозиновых комплексов имеет особое значение, так как в них сократительные структуры из актиновых филаментов и миозина нередко образуются лишь для выполнения какой-нибудь специальной функции, после чего снова разбираются. В частности, при делении клетки под ее мембраной появляется так называемое сократимое кольцо - поясок из актиновых филаментов и миозина. Именно за счет его сокращения посередине клетки образуется перетяжка, что ведет затем к разъединению двух дочерних клеток (рис. 11-27; см. также разд. 13.5.14). Поскольку сократительное кольцо не является постоянной клеточной структурой, оно должно формироваться в начале деления. Этот процесс можно наблюдать, окрашивая делящиеся клетки флуоресцентными антителами к миозину. Например, в готовых к делению яйцах морского ежа молекулы миозина вначале равномерно распределены под плазматической мембраной, а затем, по мере образования сократительного кольца, мигрируют в экваториальную область; распределение их снова становится дисперсным, когда деление клетки завершилось. Каким образом этот процесс контролируется - неизвестно.
Другой пример временно существующих сократимых структур - это так называемые стрессовые волокна (или нити), характерные элементы цитоскелета культивируемых фибробластов (см. рис. 11-27). И по своей структуре, и по функциям они напоминают тонкие миофибриллы (рис. 11-28). Одним концом эти волокна связаны с плазматической мембраной в особых участках, называемых фокальными контактами (см. разд. 11.2.8), и похожи по составу и ультраструктуре на участки присоединения к плазматической мембране актиновых филаментов в клетках гладких мышц (см. рис. 11-23). Другим концом они связаны либо с густой сетью промежуточных филаментов, окружающей ядро клетки (см. рис. 9-1), либо с другим фокальным контактом. Стрессовые волокна образуются при механическом растяжении клетки (например, когда она распластывается по субстрату) и исчезают во время митоза, когда клетка округляется и теряет связь с субстратом. Если ликвидировать натяжение, «оторвав» лазерным лучом один конец стрессового волокна от фокального контакта, оторванное волокно тоже быстро исчезнет. Стрессовые волокна фибробластов, находящихся в тканях, судя по всему, способны сокращаться, передавая создаваемое усилие на окружающий коллагеновый матрикс; этот процесс играет большую роль в заживлении ран и в морфогенезе.
Некоторые сократительные структуры на основе актиновых фила-
272
Рис. 11-28. Электронная микрофотография фибробласта в культуре (окраска антителами, меченными коллоидным золотом). Видно, что организация белков в стрессовых волокнах напоминает мышечную. Показано расположение двух типов актин-связывающих белков: α-актинин (крупные частицы золота) ассоциирован с периодически повторяющимися плотными участками в стрессовых волокнах (в поперечнополосатой мышце α -актинин находится в Z-дисках), тогда как головки миозина (мелкие частицы золота) видны по обе стороны от полос с а-актинином. Такая организация имеет некоторое сходство с саркомером (сравните с рис. 11-2) и указывает на то, что молекулы миозина здесь собраны в филаменты.
(Фото любезно предоставлено М. de Brabander, J. de Mey, G. Langanger.)
ментов оказываются более долгоживущими. Таковы, например, кольце вые пучки актиновых филаментов в опоясывающих десмосомах, расположенных вблизи апикальной поверхности клеток эпителия (разд. 14.1.3). Среди прочих функций, эти пучки, видимо, играют важную роль в изгибании эпителиальных пластов в ходе эмбриогенеза (разд. 11.6.9).
11.1.18. Мышечные белки кодируются генами, составляющими мультигенные семейства [15]
Как мы видели, в мышечных клетках всех трех типов, а также в немышечных клетках сократительный аппарат имеет много общих черт, Различные типы сокращения, свойственные разным клеткам, отчасти определяются тканеспецифичностью экспрессии генов, кодирующих белки этого аппарата. У млекопитающих, например, имеются по меньшей мере шесть генов актина, шесть генов тяжелой цепи миозина, три тропомиозиновых гена и три гена тропонина Т. В некоторых случаях кодируемые разными генами белки несколько различаются по функции в других же случаях функциональных различий пока не обнаружено.
Из шести вариантов актина, экспрессируемых у млекопитающих один содержится только в скелетных мышцах, другой - в сердечной мышце, а еще два - только в гладкомышечных клетках (первый из них - в гладкой мускулатуре сосудов, а второй в мускулатуре других органов); и наконец, два последних варианта, известные как немышечные, или цитоплазматические, актины, являются, по-видимому, универсальными компонентами цитоскелета и в значительных количествах присутствуют в большинстве немышечных клеток. Все эти виды, или изоформы, актина очень сходны по аминокислотным последовательностям; например, мышечные актины отличаются от цитоплазматических менее чем по 7% аминокислот. Если не считать некоторых различий в N-концевой части молекулы, возможно, влияющих на процесс полимеризации актина, не ясно, имеют ли такие различия какое-либо функциональное значение, Экспрессия гена «сердечного» актина в культивируемых фибробластах не изменяет ни форму, ни поведение клеток, и синтезируемый белок легко включается в их нормальные актиновые структуры. Напротив, различия между миозинами влияют и на скорость сокращения, и на его регуляцию, а также на степень ассоциации молекул миозина в клетке.
273
11.1.19. Разнообразие мышечных белков увеличивается за счет альтернативных способов сплайсинга их мРНК [16]
Все сказанное выше о различных типах мышц дает лишь частичное представление об их реально существующем разнообразии. В скелетных мышцах взрослого человека, например, мы находим смесь мышечных клеток трех типов: белые мышечные клетки, приспособленные для быстрого анаэробного сокращения (АТР синтезируется в них в основном за счет гликолиза); красные мышечные клетки, специализированные для медленного и более продолжительного сокращения и использующие главным образом аэробный метаболизм (их цвет обусловлен высокой концентрацией запасающего кислород белка - миоглобина); и наконец, мышечные клетки промежуточного типа, синтезирующие АТР как аэробным, так и анаэробным путем (разд. 2.3.2). В каждом из этих типов есть еще подтипы, с помощью которых происходит «тонкая настройка» каждой мышцы на выполнение характерных для нее физиологических функций и на соответствующий метаболизм. При этом одни и те же мышцы у взрослого человека и у плода различны.
Белковый состав каждого из этих типов мышц имеет свои особенности. Очень важным источником разнообразия служит тканеспецифическая регуляция сплайсинга пре-мРНК, позволяющая комбинировать различные наборы экзонов, так что продуктами одного гена могут быть несколько слегка различающихся молекул мРНК (разд. 10.4.2). Характер сплайсинга пре-мРНК может изменяться под действием гормональных, нервных и иных факторов, и в результате изменяются аминокислотные последовательности определенных мышечных белков в зависимости от ткани и стадии онтогенеза. Например, ген тропонина Т, который экспрессируется в скелетных мышцах, благодаря альтернативному сплайсингу РНК дает по меньшей мере 10 различных форм белка. Эти варианты, вероятно, по-разному взаимодействуют с тропонином С и тропомиозином, модифицируя таким образом регуляцию мышечного сокращения.
Заключение
Сокращение мышц происходит в результате скольжения актиновых филаментов вдоль миозиновых. Головки молекул миозина, выступающие по бокам миозиновых филаментов, осуществляют АТР-зависимый цикл, в котором присоединяются к соседним актиновым филаментам, изменяют свою конформацию таким образом, что заставляют актиновые и миозиновые филаменты смещаться относительно друг друга, а затем снова отделяются от нитей актина. Эффективной работе этого цикла способствуют специальные вспомогательные белки, которые поддерживают пространственную организацию актиновых и миозиновых филаментов в виде параллельных, частично перекрывающихся пучков с правильной взаимной ориентацией и оптимальным расстоянием между ними. Еще два вспомогательных белка-тропонин и тропомиозинобеспечивают регуляцию сокращения скелетных и сердечной мышц ионами Са2 +.
Актин и миозин присутствуют также и в гладких мышцах, и в большинстве немышечных клеток. Сокращение в них осуществляется по тому же принципу, что и в сердечной и скелетных мышцах, но элементарные сократимые блоки здесь мельче и не обладают столь высокой степенью упорядоченности; кроме того, их активность и степень ассоциации находятся под контролем Са2 + -зависимого фосфорилирования одной из легких цепей миозина.
Сократительный аппарат мышечных и немышечных клеток точно настроен на выполнение специфических функций в зависимости от
типа
274
клеток. Это определяется тканеспецифическоп экспрессией различных генов, кодирующих мышечные белки, и тканеспецифической же регуляцией сплайсинга мРНК, благодаря которой один ген может давать слегка различающиеся варианты белков.
11.2. Актиновые филаменты и клеточный кортекс [17]
Во многих эукариотических клетках актин содержится в больших количествах, составляя нередко до 5% и более от общего белка клетки. Хотя он распределен по всей цитоплазме, в большинстве животных клеток существует особенно густая сеть из актиновых филаментов и ассоциированных с ними белков под самой плазматической мембраной. Эта сеть образует клеточный кортекс, который придает механическую прочность поверхностному слою клетки и позволяет клетке изменять свою форму и двигаться. Структура кортекса может быть различной у разных клеток и даже в разных участках одной и той же клетки. Иногда это плотная трехмерная сеть из поперечносшитых актиновых филаментов, в которую не могут проникать органеллы и другие крупные частицы из прилежащих слоев цитоплазмы (рис. 11-29); в других случаях кортекс заметно тоньше и больше похож на двумерную структуру. В одни участках животных клеток небольшие пучки актиновых филаментов, отходящие от наружной стороны кортекса, заполняют выступы клеточной поверхности, тогда как в других актиновые филаменты втягивают мембрану внутрь. Плазматическая мембрана настолько тесно связана с кортикальным актиновым слоем, что для некоторых целей лучше считать их единым функциональным образованием.
В большинстве животных клеток примерно половина всех молекул актина находится в неполимеризованной форме - в виде свободных мономеров или небольших комплексов с другими белками. Между этим пулом актина и актиновыми филаментами существует динамическое равновесие, что помогает осуществлять движения клеточной поверхности. В этом разделе мы расскажем о том, как актин-связывающие белки регулируют сборку актиновых филаментов, соединяют их в пучки или сети и определяют их расположение, длину и другие свойства.
11.2.1. Актин-связывающие белки «сшивают» актиновые филаменты в обширные сети [18]
Актиновые филаменты часто связаны между собой в жесткие трехмерные сети с помощью специальных сшивающих белков. Наиболее
Рис. 11-29. Актиновый кортекс на электронной микрофотографии тонкого среза лейкоцита. Хотя цитоплазму заполняют гранулы различного типа, в тонкий слой под самой плазматической мембраной (кортекс) они не попадают. Кортекс содержит сеть актиновых филаментов и
связанных с ними белков, определяющих движения клеточной поверхности. (С любезного разрешения Dorothy Bainton.)
275
Рис. 11-30. Образуя гибкие сшивки между соседними актиновыми нитями, филамин создает из них трехмерную сеть, обладающую механическими свойствами геля. Каждый димер филамина, если его полностью выпрямить, имеет длину Около 160 нм.
распространенный из них - филамин; его длинная гибкая молекула состоит из двух одинаковых полипептидных цепей, соединенных «голова к голове», а участки связывания актиновых филаментов находятся на «хвостовых» концах (рис. 11-30). Во многих клетках белки такого типа составляют почти 1 % всего белка (примерно 1 димер на 50 мономеров актина).
Гели, образуемые in vitro актиновыми филаментами и сшивающими белками, обладают любопытными механическими свойствами: они сохраняют свою форму, если к ним приложить резкое короткое усилие, но легко деформируются под действием более слабой постоянной силы. Предполагаемый молекулярный механизм, лежащий в основе такого поведения, характерного и для кортикальной цитоплазмы, показан на рис. 1131. По-видимому, именно такие актиновые сети позволяют клетке легко восстанавливать свою фирму за счет упругости после мелких толчков, но в то же время подвергаться значительным деформациям при длительном воздействии слабых сил.
Рис. 11-31. Механические свойства геля из актиновых филаментов, образованного с помощью белков, сшивающих актин. Гель противостоит резким деформациям (Б), так как сшивающие белки не успевают отделиться от актиновых филаментов. Сопротивление медленным деформациям гораздо слабее: сшивающим белкам хватает времени, чтобы диссоциировать и вновь связаться с актиновыми филаментами в других
положениях. (По М. Sato, W.H. Schwartz, T.D. Pollard, Nature 325: 828-830, 1987.)
276
11.2.2. Гельзолин, активированный ионами Са2+, вызывает фрагментацию актиновых филаментов [19]
Экстракты, полученные из животных клеток многих типов, образуют гель, если к ним добавить АТР и прогреть до 37 °С. Этот процесс связан со взаимодействием актиновых филаментов и сшивающего белка, например филамина, однако поведение такого геля оказывается более сложным, чем у простой смеси филамина с актиновыми филаментами. Так, при увеличении концентрации Са2+ выше 10-7 М актиновый гель начинает разжижаться. Под микроскопом в участках, где происходит такой переход геля в золь, можно увидеть весьма энергичные локальные «течения». Очевидно, в экстрактах помимо актиновых филаментов и филамина должны присутствовать еще какие-то компоненты, благодаря которым ионы Са2+ вызывают превращение геля в золь и движение жидкости. Вероятно, именно эти компоненты ответственны за течение цитоплазмы, наблюдаемое в некоторых крупных клетках, где оно необходимо для равномерного распределения метаболитов и других веществ. Эти внутриклеточные движения связаны, по-видимому, с быстрыми локальными изменениями в консистенции цитоплазмы - переходами гель/золь.
Из клеточных экстрактов удалось выделить несколько белков, которые разжижают актиновый гель в присутствии Са2 + . Из них лучше всего изучен гельзолин - компактный белок с мол. массой около 90 000. Связывая ионы Са2 + , гельзолин активируется, разрывает актиновные филаменты и образует «шапки» на появляющихся при этом плюс-концах филаментов, что ведет к разрушению сети из сшитых актиновых нитей. Сходные белки содержатся в кортексе многих клеток позвоночных. фрагмонтирующие белки активируются при таких концентрациях Са2+ (около 10-6 М), которые создаются в цитозоле лишь на короткое время; как полагают, они служат посредниками в реакциях клеточного кортекса на внешние сигналы. Например, когда фагоцитирующий лейкоцит вступает в контакт с микроорганизмом, сеть актиновых филаментов в этом участке кортекса распадается, что позволяет поверхностному слою цитоплазмы окружить и поглотить микробную клетку. К механизмам, лежащим в основе таких движений, мы вернемся несколько позже.
11.2.3. Движение цитоплазмы может осуществляться с участием миозина [20]
В искусственных смесях из актиновых филаментов, филамина и гельзолина наблюдаются Са2 +-зависимые переходы геля в золь и обратно, однако к сокращению эти смеси не способны и в них не возникают такие потоки, как в богатых актином гелях, получаемых из клеток. Судя по всему, для этого необходим миозин: неочищенные актиновые гели, из которых миозин избирательно экстрагирован, теряют сократимосгь и способность создавать течения. Поэтому можно предполагать, что источником силы для таких движений служит какое-то взаимодействие между актином и миозином.
Поскольку в исходном экстракте актиновые филаменты, видимо, образуют неупорядоченную трехмерную сеть, возникает вопрос: как могут актин и миозин производить согласованные движения? Актиновые филаменты, как мы знаем, обладают отчетливой полярностью, и миозиновые головки могут связываться с ними и скользить вдоль них только при правильной ориентации относительно этой полярности, Небольшие биполярные комплексы молекул немышечного миозина (см. рис. 11-26) могли бы до некоторой степени «упорядочивать» актиновые филаменты в растворе, просто подтягивая одну их группу относительно
Рис. 11-32. Биполярные агрегаты молекул немышечного миозина (см. рис. 11-26) вызывают скольжение двух актиновых филаментов противоположной полярности (как и в мышце). Этим способом миозин может вызывать сокращение даже в сети из случайно ориентированных
актиновых нитей.
277
другой, даже если эти миозиновые комплексы и актиновые филаменты вначале не были хорошо ориентированы (рис. 11-32).
11.2.4. Цитоплазм этические потоки в гигантских клетках водорослей создаются при участии актина и миозина [21]
Растительные клетки могут достигать гораздо больших размеров, чем животные клетки, так как они обладают жесткой клеточной стенкой и содержат обширную центральную вакуоль (см. гл. 20, разд. 20.4.9). Диффузия при таких расстояниях недостаточно эффективна, поэтому очень крупным клеткам для перемешивания цитоплазмы нужны мощные цитоплазматические потоки. Гигантские многоядерные клетки зеленых водорослей Chara и Nitella достигают в длину 2-5 см, и белковой молекуле потребовались бы недели для диффузии от одного конца клетки до другого. Неудивительно, что у таких организмов мы находим самые яркие примеры цитоплазматических потоков. Непрерывный узкий поток цитоплазмы движется вдоль клетки в виде бесконечной спиральной ленты, обходя огромную центральную вакуоль (рис. 11-33, А). Этот поток увлекает с собой внутренние мембранные структуры, митохондрии и ядра со скоростью до 75 мкм/с.
Система, создающая потоки в таких клетках, находится между движущимся слоем цитоплазмы и неподвижным монослоем хлоропластов, лежащих под самой плазматической мембраной (рис. 11-33, Б), На электронных микрофотографиях в этой промежуточной области видны большие пучки актиновых филаментов с одинаковой полярностью. Эта полярность такова, что направленное движение вдоль них молекул миозина (от минус-конца к плюс-концу) совпадает с направлением наблюдаемых потоков цитоплазмы. Более того, можно «вскрыть» гигантскую клетку Nitella так, чтобы обнажились актиновые пучки на поверхности слоя хлоропластов; если теперь добавить к препарату шарики латекса, покрытые миозином, то эти шарики в присутствии АТР будут двигаться по актиновой сети, причем движение их окажется очень похожим на перемещение органелл в интактной клетке. Таким образом, весьма вероятно, что цитоплазматические потоки создаются в клетке при участии миозина.
Для такого движения цитоплазмы, как у Nitella, биполярные миозиновые филаменты не нужны - ведь здесь происходит не сокращение, а непрерывное однонаправленное перемещение. Помимо немышечного миозина, организованного в филаменты (см. рис. 11-26), многие клетки содержат относительно небольшие молекулы так называемых мини-миозинов. Эти молекулы впервые были экстрагированы из крупных амеб
Рис, 11-33. Схема токов цитоплазмы в гигантской клетке водоросли Nitella. А. Путь движения цитоплазмы в цилиндрической клетке. Для простоты диаметр клетки относительно ее длины преувеличен. Б. Продольный разрез участка такой клетки; показана организация неподвижных и движущихся слоев цитоплазмы. В неподвижном кортикальном слое лежат хлоропласты, которые связаны с подлежащими пучками актиновых филаментов; под этими пучками расположен движущийся слой цитоплазмы, в нем находятся ядра, митохондрии к другие органеллы. На самом деле
относительные размеры вакуоли гораздо больше, чем на рисунке.
278
(Acanthamoeba); они состоят из единственной глобулярной головки с которой гибким хвостом, который, вместо того чтобы образовать спираль с таким же хвостом другой молекулы, связывается с мембранами-непосредственно или через другой белок. Очищенные мини-миозины in vitro присоединяются к мембранным органеллам и могут перемещать их вдоль ориентированных пучков актиновых филаментов, По-видимому, именно так осуществляется активный транспорт многих органелл в клетках.
11.2.5. Организация кортекса определяется взаимодействием актиновых филаментов с плазматической мембраной
До сих пор мы обходили вопрос, который является основным для понимания структуры и функций актинового кортекса: какова природа связи актиновых филаментов с плазматической мембраной? Полагают, что находящиеся в мембране специальные белки служат центрами организации для актиновой сети. Силы, возникающие в кортикальном слое актиновых нитей и ответственные за движения клеточной поверхности, должны передаваться на мембрану именно через эти или другие мембранные белки. О том, каковы эти белки и как они взаимодействуют с актином, мало что известно. Очевидно, однако, что есть по крайней мере три функциональных типа присоединения актина к плазматической мембране: первый главным образом придает мембране прочность и определяет ее форму; второй дает возможность актиновым филаментам втягивать участки мембраны внутрь; и наконец, третий тип-тот, при котором актиновые филаменты вызывают быстрое выпячивание участков мембраны наружу. Рассмотрим по порядку каждый из этих типов.
Рис. 11-34. Эта гипотетическая схема показывает, как цитоскелет, подстилающий мембрану эритроцитов у млекопитающих, мог бы получиться из более обычного кортекса с преобладанием актина. Клетка-предшественник с ядром имеет связанный с мембраной кортекс,
состоящий из актиновых филаментов, удерживаемых вместе тетрамерами спектрина и другими сшивающими белками. Когда эта клетка созревает и превращается в эритроцит, большая часть ее актина теряется. В результате актиновые филаменты деполимеризуются и сшивающие белки в основном отделяются от них - остается лишь тонкая двумерная сеть из спектрина и коротких «отрезков» актиновых филаментов, связанных с плазматической мембраной.
279
11.2.6. Цитоскелетные сети, связанные с мембраной, создают для нее механический «каркас» [22]
В гл. 6 (разд. 6.2.4) мы уже говорили о спектрине и анкирине - белках, которые впервые были открыты в эритроцитах млекопитающих как важнейшие компоненты цитоскелета, связанного с мембраной. В зрелых эритроцитах млекопитающих ядро и внутренние мембраны утрачены, так что из всех мембран остается только плазматическая. Ее поддерживает двумерная сеть из тетрамеров спектрина, концы которых соединены с помощью очень коротких актиновых филаментов; через анкириновые мостики эти тетрамеры связаны с трансмембранным белком полосы 3 (см. рис. 6-26). Белки, очень сходные и со спектрином, и с анкирином, имеются в кортексе многих клеток позвоночных. Было высказано предположение, что необычайно тонкая (всего около 20 нм) цитоскелетная сеть, лежащая под плазматической мембраной зрелого эритроцита, образуется из более толстого кортекса клетки-предшественницы, обладающей ядром, в результате постепенной деполимеризации актиновых филаментов (рис. 11-34). В этом случае пространственную организацию белков кортекса в эритроците можно было бы рассматривать как модель цитоскелетных сетей на актиновой основе, которые служат опорой для плазматической мембраны во всех других животных клетках.
11-10
11.2.7. Микроворсинки - пример того, как пучки поперечносшитых актиновых филаментов могут стабилизировать локальные выпячивания плазматической мембраны [23]
Микроворсинки - это пальцевидные выступы плазматической мембраны на поверхности многих животных клеток. Микроворсинок особенно много у тех эпителиальных клеток, которым для эффективного выполнения их функций необходима большая поверхность. Например, в тонкой кишке человека одна такая клетка несет на своей апикальной поверхности несколько тысяч микроворсинок. Каждая микроворсинка имеет длину около 1 мкм и ширину около 0,08 мкм; в результате всасывающая поверхность клетки оказывается в 20 раз больше, чем если бы она была гладкой. Высокоспециализированная плазматическая мембрана микроворсинок покрыта снаружи плотным слоем из полисаха-ридов и пищеварительных ферментов.
Внутри каждой кишечной микроворсинки находится жесткий пучок из 20-30 параллельных актиновых филаментов, тянущихся от ее верхушки к основанию, где они погружены в клеточный кортекс. Все филаменты в пучке ориентированы плюс-концами наружу (от клетки) и удерживаются вместе на одинаковых расстояниях друг от друга несколькими актин-связывающими белками, в частности фимбрином и фасцином (рис. 11-35). В отличие от филамина и других сшивающих актиновые филаменты белков, молекулы которых гибки и объединяют филаменты в рыхлую сеть, эти актин-связывающие .белки относительно невелики и компактны, причем полипептидная цепь такого белка образует два
Рис. 11-35. Сердцевину микроворсинки образует пучок параллельных актиновых филаментов, удерживаемый белками, сшивающими актин. Поверхность этого пучка соединена с окружающей его плазматической мембраной боковыми «ручками». Плюс-концы всех актиновых филаментов находятся в кончике микроворсинки, где они погружены в аморфный интенсивно окрашиваемый материал неизвестного состава.
280
Рис. 11-36. Эпителиальная клетка кишечника, в которой видна терминальная сеть, лежащая под апикальной плазматической мембраной (электронная микрофотография, метод замораживания-травления). Пучки актиновых филаментов, образующих сердцевину микроворсинок,
продолжаются в терминальную сеть, где они соединены главным образом спектрином. Под терминальной сетью находится слой промежуточных филаментов. (N. Hirokawa, J. E. Heuser, J. Cell Biol. 91: 399-409, 1981. С разрешения Rockefeller University Press.)
раздельных участка для связывания актина. Поэтому актиновые филаменты оказываются объединенными в плотные пучки, где они прочно удерживаются параллельно друг другу на расстоянии около 10 нм.
Нижний конец актинового пучка микроворсинки заякорен в специализированном кортексе апикальной части клетки. Этот кортекс. называемый терминальной сетью, содержит густое сплетение из молекул спектрина, лежащее поверх слоя промежуточных филаментов (рис. И- 36); по-видимому, именно терминальная сеть фиксирует актиновые пучки, а тем самым и микроворсинки, под прямым углом к апикальной поверхности клетки.
Каким образом пучок актиновых филаментов микроворсинки присоединен к одевающей его плазматической мембране? Электронная микроскопия выявляет два различных типа такого соединения: по всей длине пучка, подобно ступенькам винтовой лестницы, расположены контактирующие с мембраной боковые отростки, а на верхушке микроворсинки плюс-концы актиновых филаментов соединены с мембраной через «шапочку» из бесструктурного, интенсивно окрашиваемого вещества (см. рис. 11-35).
Если плазматическую мембрану эпителиальной клетки кишечника растворить с помощью неионного детергента, боковые отростки актиновых пучков останутся связанными с обнажившимся цитоскелетом. Однако их можно отделить, добавив к такому препарату АТР, и оказалось, что каждый отросток состоит из молекулы мини-миозина, к которой прочно присоединен кальций-связывающий белок кальмодулин.