Промежуточная нить

редактировать
Хвостовой домен промежуточной нити
PDB 1ifr EBI.jpg Структура глобулярного домена ламината a / c
Идентификаторы
СимволIF_tail
Pfam PF00932
InterPro IPR001322
PROSITE PDOC00198
SCOPe 1ivt / SUPFAM
Домен промежуточного стержня филамента
PDB 1gk4 EBI.jpg Фрагмент 2b спирали человеческого виментина (cys2)
Идентификаторы
СимволНить
Pfam PF00038
InterPro IPR016044
PROSITE PDOC00198
SCOPe 1gk7 / SUPFAM
Область промежуточной головки филамента (связывание ДНК)
Идентификаторы
СимволГоловка_филамента
Pfam PF04732
InterPro IPR006821
SCOPe 1gk7 / SUPFAM
Перифериновый белок промежуточного филамента
Идентификаторы
СимволPRPH
Альт. символыNEF4
ген NCBI 5630
HGNC 9461
OMIM 170710
RefSeq NM_006262.3
UniProt P41219
Прочие данные
Locus Chr. 12 q13.12
Белок промежуточных филаментов нейрональных стволовых клеток
Идентификаторы
СимволNES
Ген NCBI 10763
HGNC 7756
OMIM 600915
RefSeq NP_006608
UniProt P48681
Прочие данные
Locus Chr. 1 q23.1

Промежуточные филаменты (IFs ) - это структурные компоненты цитоскелета, обнаруженные в клетках позвоночных, и многие беспозвоночные. Гомологи белка IF были отмечены у беспозвоночного, цефалохордат Branchiostoma.

Промежуточные филаменты состоят из семейства связанных белков общих общие структурные и последовательные особенности. Первоначально обозначенные как «промежуточные», потому что их средний диаметр (10 нм ) находится между более узкими микрофиламентами (актин) и более широкими миозиновыми филаментами, обнаруженными в мышечных клетках, диаметр промежуточных филаментов сейчас обычно сравнивают с микрофиламентами актина (7 нм) и микротрубочками (25 нм). Промежуточные филаменты животных подразделяются на шесть типов на основании сходства аминокислотной последовательности и структуры белка. Большинство типов являются цитоплазматическими, но один тип, Тип V, - это ядерный ламин. В отличие от микротрубочек, распределение ПФ в клетках не показывает хорошей корреляции с распределением митохондрий или эндоплазматического ретикулума.

Содержание

  • 1 Структура
  • 2 Биомеханические свойства
  • 3 Типы
    • 3.1 Типы I и II - кислые и основные кератины
    • 3.2 Тип III
    • 3.3 Тип IV
    • 3.4 Тип V - ядерные ламины
    • 3.5 Тип VI
  • 4 Функция
    • 4.1 Клеточная адгезия
    • 4.2 Ассоциированные белки
  • 5 Заболевания, возникающие в результате мутаций в генах IF
  • 6 У других организмов
  • 7 Ссылки
  • 8 Дополнительная литература
  • 9 Внешние ссылки

Структура

Структура промежуточный филамент

Структура белков, которые образуют промежуточные филаменты (IF), была впервые предсказана компьютерным анализом аминокислотной последовательности эпидермального кератина человека, полученного из клонированного кДНК. Анализ второй кератиновой последовательности показал, что два типа кератинов имеют только около 30% гомологии аминокислотной последовательности, но имеют сходные структуры доменов вторичной структуры. Согласно первой модели, все белки ПФ, по-видимому, имеют центральный альфа-спиральный стержневой домен, который состоит из четырех альфа-спиральных сегментов (обозначенных как 1A, 1B, 2A и 2B), разделенных тремя линкерами.

Центральным строительным блоком промежуточного филамента является пара из двух переплетенных белков, которая называется спиральной структурой. Это название отражает тот факт, что структура каждого белка является спиральной, и переплетенная пара также является спиральной структурой. Структурный анализ пары кератинов показывает, что два белка, которые образуют спиральную спираль, связываются посредством гидрофобной связи. Заряженные остатки в центральном домене не играют главной роли в связывании пары в центральном домене.

Цитоплазматические IFs собираются в неполярные филаменты единичной длины (ULF). Идентичные ULF соединяются латерально в расположенные в шахматном порядке антипараллельные растворимые тетрамеры, которые соединяют голову к хвосту с протофиламентами, которые соединяются латерально в протофибриллы, четыре из которых сворачиваются вместе в промежуточную нить. Часть процесса сборки включает этап уплотнения, на котором ULF затягивается и принимает меньший диаметр. Причины этого уплотнения не совсем понятны, и обычно наблюдается, что IF имеет диаметр в диапазоне от 6 до 12 нм.

N-конец и C-конец белков IF не являются альфа-спиральными областями и демонстрируют широкий разброс по их длине и последовательностям в семействах IF. N-концевой «головной домен» связывает ДНК. Виментин головки способны изменять ядерную архитектуру и распределение хроматина, а также высвобождение HIV-1 протеазой голов может играть важную роль в ВИЧ-1-ассоциированном цитопатогенезе и канцерогенезе. Фосфорилирование области головы может повлиять на стабильность нити. Было показано, что головка взаимодействует со стержневым доменом того же белка ..

С-концевой «хвостовой домен» демонстрирует крайние вариации длины между разными белками IF .

Антипараллельная ориентация тетрамеров означает что, в отличие от микротрубочек и микрофиламентов, которые имеют положительный конец и отрицательный конец, IFs лишены полярности и не могут служить основой для подвижности клеток и внутриклеточного транспорта.

Кроме того, в отличие от актина или тубулина, промежуточные филаменты не содержат сайт связывания для нуклеозидтрифосфата.

цитоплазматической IFs не подвергаются беговой дорожке, как микротрубочки и актиновые волокна, но являются динамическими.

Биомеханические свойства

IFs представляют собой довольно деформируемые белки, которые могут быть растянуты в несколько раз своей начальной длины. Ключ к облегчению этой большой деформации связан с их иерархической структурой, которая способствует каскадной активации механизмов деформации на разных уровнях деформации. Сначала связанные альфа-спирали нитей единичной длины разматываются по мере их натяжения, затем по мере увеличения деформации они переходят в бета-листы, и, наконец, при увеличении напряжения водородные связи между бета-листами скользят и мономеры ULF скользят друг по другу.

Типы

Существует около 70 различных генов человека, кодирующих различные белки промежуточных филаментов. Тем не менее, разные типы IFs имеют общие основные характеристики: в общем, все они представляют собой полимеры, диаметр которых в полностью собранном виде составляет 9-11 нм.

ПФ животных подразделяются на шесть типов на основании сходства в аминокислотной последовательности и структуре белка :

Типы I и II - кислотные и основные кератины

Кератин промежуточные филаменты (окрашены в красный цвет) вокруг эпителиальных клеток.

Эти белки являются наиболее разнообразными среди IF и составляют тип I (кислый) и тип II (основной) ПФ белки. Многие изоформы разделены на две группы:

Независимо от группы кератины бывают кислыми или основными. Кислые и основные кератины связываются друг с другом с образованием кислотно-основных гетеродимеров, и эти гетеродимеры затем связываются, образуя кератиновую нить.

Тип III

Виментин волокна в фибробластах.

четыре белка, классифицируемые как белки ПФ типа III, которые могут образовывать гомо- или гетерополимерные белки.

  • десмин IF являются структурными компонентами саркомеров в мышечных клетках.
  • GFAP (глиальный фибриллярный кислый белок) обнаружен в астроцитах и другие глии.
  • Периферин, обнаруженные в периферических нейронах.
  • Виментин, наиболее широко распространенный из всех белков ПФ, можно найти в фибробласты, лейкоциты и эндотелиальные клетки кровеносных сосудов . Они поддерживают клеточные мембраны, удерживают некоторые органеллы в фиксированном месте в цитоплазме и передают сигналы мембранных рецепторов в ядро.

Тип IV

Type V - ядерные ламины

Ламины представляют собой волокнистые белки, выполняющие структурную функцию в ядре клетки.

В клетках многоклеточных животных есть ламины типа A и B, которые различаются по длине и pI. Клетки человека имеют три дифференцированно регулируемых гена. Ламины B-типа присутствуют в каждой клетке. Ламины типа B, ламин B1 и B2, экспрессируются генами LMNB1 и LMNB2 на 5q23 и 19q13, соответственно. Ламины A-типа экспрессируются только после гаструляции. Ламины A и C являются наиболее распространенными ламинами A-типа и представляют собой варианты сплайсинга гена LMNA, обнаруженного в 1q21.

Эти белки локализуются в двух областях ядерного компартмента, ядерной пластинки - слоя белковой структуры, расположенного ниже внутренней поверхности ядерной оболочки и по всей нуклеоплазме в нуклеоплазматической вуаль.

Сравнение ламинов с ПФ цитоскелета позвоночных показывает, что ламины имеют дополнительные 42 остатка (шесть гептад) внутри спирали 1b. С-концевой хвостовой домен содержит сигнал ядерной локализации (NLS), Ig-складчатый домен и в большинстве случаев карбокси-концевой CaaX-бокс, который изопренилирован и карбоксиметилирован (ламин C не имеет CAAX-бокса). Ламин А подвергается дальнейшей обработке для удаления последних 15 аминокислот и его фарнезилированного цистеина.

Во время митоза ламины фосфорилируются MPF, который запускает разборку пластинки и ядерной оболочки.

Тип VI

  • Бисерные нити: Филенсин, Факинин.
  • Нестин (когда-то предлагался для реклассификации, но из-за различий остается белком ПФ типа VI)

Только для позвоночных. Относится к типу I-IV. Используется для содержания других недавно открытых белков ПФ, еще не отнесенных к типу.

Функция

Клеточная адгезия

На плазматической мембране, некоторые кератины взаимодействуют с десмосомами (межклеточная адгезия) и гемидесмосомами (адгезия клеточного матрикса) через адаптерные белки.

Ассоциированные белки

Филаггрин связываются с кератиновыми волокнами в эпидермальных клетках. Плектин связывает виментин с другими волокнами виментина, а также с микрофиламентами, микротрубочками и миозином II. Кинезин изучается, и предполагается, что он соединяет виментин с тубулином через моторные белки.

Кератиновые нити в эпителиальных клетках связаны с десмосомами (десмосомы соединяют цитоскелет вместе) через плакоглобин, десмоплакин, десмоглеины и десмоколлины ; десмин нити соединяются аналогичным образом в клетках сердечной мышцы.

Заболевания, возникающие в результате мутаций в генах IF

В других организмах

IF-белки универсальны для животных в виде ядерного ламина. Hydra имеет дополнительный «нематоцилин», полученный из ламина. Цитоплазматические IF (тип I-IV), обнаруженные у людей, широко распространены в Bilateria ; они также возникли в результате события дупликации гена с участием ядерного ламина V типа. Кроме того, у нескольких других различных типов эукариот есть ламины, что свидетельствует о раннем происхождении белка.

На самом деле не существовало конкретного определения «промежуточного белка филаментов» в том смысле, что размер или форма -основанное определение не охватывает монофилетическую группу. С включением необычных белков, таких как сеткообразующие ламины с гранулами (тип VI), текущая классификация переходит в кладу, содержащую ядерный ламин и множество его потомков, характеризующихся сходством последовательностей, а также структурой экзонов. Таким образом, функционально подобные белки из этой клады, такие как полумесяцы, альвеолины, тетрины и эпиплазмины, являются только «IF-подобными». Скорее всего, они возникли в результате конвергентной эволюции.

Ссылки

Дополнительная литература

Внешние ссылки

Викискладе есть материалы, относящиеся к белку промежуточных филаментов, спиральная спираль регион.
Эта статья включает текст из общественного достояния Pfam и InterPro : IPR001322 Эта статья включает текст из общественного достояния Pfam и InterPro : IPR006821
Последняя правка сделана 2021-05-24 04:17:27
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте