Промежуточные филаменты

Промежуточные филаменты имеют диаметр около 10 нм – между 6-7 нм у актина и 25 нм у микротрубочек. В отличие от актина, промежуточные филаменты прямо не вовлечены в движение клеток, они играют скорее структурную роль.

Отличием промежуточных филаментов является их белковый состав – они образованы большим количеством разнообразных белков. Насчитывается более 50 различных белков, образующих промежуточные филаменты.

Несмотря на все разнообразие, промежуточные филаменты имеют одинаковую структуру. У всех имеется длинная палочковидная часть, около 310 АК и варьирующие по строению и составу головка и хвост.

Сборка промежуточных филаментов.

- формирование димера – «спиральная» спираль (суперспираль)

• формирование тетрамера – два димера соединяются антипараллельно

• тетрамеры соединяются последовательно и формируют протофиламент

• филамент формируется из тетрамеров, соединенных боковыми частями.

Промежуточные филаменты более стабильны, и не испытывают постоянной полимеризации-деполимеризации. Они могут модифицироваться фосфорилированием.

Промежуточные филаменты - очень прочные структуры: разными экстрагирующими солевыми растворами можно удалить из клетки все ее компоненты, а сеть промежуточных филаментов сохраняется, пока мы не применим сверхсильные денатурирующие агенты, например концентрированный раствор мочевины.

Другое отличие этих филаментов от других цитоскелетных нитей: их мономеры легко полимеризуются, но с большим трудом деполимезируются, поэтому в клетке свободных растворенных мономеров почти нет. Впрочем, когда это необходимо, клетка легко перестраивает свою систему промежуточных филаментов. Например, при митозе все они распадаются на фрагменты, по-видимому, в результате того, что специальный фермент присоединяет к их мономерам фосфатные группы. После митоза промежуточные филаменты быстро восстанавливаются.

Промежуточные филаменты формируют хорошо развитую сеть в клетках, протягивающуюся от филаментозного кольца, лежащего вокруг ядра.

Кератиновые и виментиновые филаменты соединены с ядерной оболочкой, закрепляя ядро в клетке. В эпителиальных клетках кератиновые филаменты прочно связаны с плазмалеммой, в зоне десмосом.

Вопрос о функциях промежуточных филаментов окончательно неясен. Наиболее вероятная гипотеза: промежуточные филаменты укрепляют клетки и ткани механически, делают их более прочными. Вспомним, что кожа пятки и ладони испытывает разную нагрузку и, возможно, что молекулярные различия кератинов делают филаменты лучше приспособленными к разным нагрузкам.

Сильным аргументом в пользу механической роли промежуточных филаментов являются новые данные о том, что основой некоторых наследственных кожных болезней, при которых резко снижается прочность кожного эпителия, являются мутации генов определенных кератинов. В частности, при мутациях упомянутого выше кератина № 9, специфичного для пятки и ладони, нарушается прочность кожи именно в этих участках. Однако многие другие попытки выяснить роль промежуточных филаментов дали обескураживающие результаты. Например, недавно группа исследователей методами генной инженерии получила линию мышей, у которых из генома был удален ген виментина, белка, из которого сделаны промежуточные филаменты во всех клетках костей, хряща, соединительной ткани, клеток крови и костного мозга. Такие "безвиментиновые" мыши развивались совершенно нормально, и разнообразные пробы на строение и функции разных тканей не обнаружили у них никаких дефектов. Зачем же в столь многих клетках существуют многочисленные виментиновые филаменты? Вероятно, они играют какую-то важную роль, но еще не придумали эксперимент, который выявил бы эту роль.