Filamen perantaraan ialah struktur ciri sel eukariotik. Mereka dipasang sendiri dan tahan bahan kimia. Struktur dan fungsi filamen perantaraan ditentukan oleh ciri-ciri ikatan dalam molekul protein. Ia berfungsi bukan sahaja untuk membentuk perancah sel, tetapi juga memastikan interaksi organel.
Perihalan Umum
Filamen ialah struktur protein berfilamen yang mengambil bahagian dalam pembinaan sitoskeleton. Mengikut diameter mereka dibahagikan kepada 3 kelas. Filamen perantaraan (IF) mempunyai purata nilai keratan rentas 7-11 nm. Mereka menduduki kedudukan pertengahan antara mikrofilamen Ø5-8 nm dan mikrotubul Ø25 nm, yang mana mereka mendapat namanya.
Terdapat 2 jenis struktur ini:
- Lamine. Mereka berada di teras. Semua haiwan mempunyai filamen lamina.
- Sitoplasma. Mereka terletak di dalam sitoplasma. Terdapat dalam nematod, moluska, vertebrata. Dalam yang terakhir, beberapa jenis sel mungkin tiada (contohnya, dalam sel glial).
Lokasi
Filamen perantaraan ialah salah satu unsur utama sitoskeleton organisma hidup yang selnya mengandungi nukleus (eukariota). Prokariot juga mempunyai analog struktur fibrillar ini. Ia tidak ditemui dalam sel tumbuhan.
Kebanyakan filamen terletak di zon perinuklear dan berkas fibril, yang terletak di bawah membran plasma dan memanjang dari tengah ke tepi sel. Terdapat terutamanya banyak daripada mereka dalam spesies yang mengalami tekanan mekanikal - dalam otot, epitelium, dan juga dalam sel gentian saraf.
Jenis protein
Seperti yang ditunjukkan oleh kajian, protein yang membentuk filamen perantaraan dibezakan bergantung pada jenis sel dan peringkat pembezaan mereka. Walau bagaimanapun, semuanya berkaitan.
Protein filamen perantaraan terbahagi kepada 4 jenis:
- Keratin. Mereka membentuk polimer daripada dua subtipe - berasid dan neutral. Berat molekul sebatian ini berkisar antara 40,000-70,000 amu. m. Bergantung kepada sumber tisu, bilangan pelbagai bentuk keratin yang heterogen boleh mencapai beberapa puluh. Mereka dibahagikan kepada 2 kumpulan mengikut isoform - epitelium (paling banyak) dan tanduk, yang membentuk rambut, tanduk, kuku dan bulu haiwan.
- Dalam jenis kedua, 3 jenis protein digabungkan, mempunyai berat molekul yang hampir sama (45,000-53,000 amu). Ini termasuk: vimentin (tisu penghubung, sel skuamosa,melapisi permukaan saluran darah dan limfa; sel darah) desmin (tisu otot); periferin (neuron periferal dan pusat); protein berasid fibrillar glial (protein otak sangat spesifik).
- Protein neurofilamen yang terdapat dalam neurit, proses silinder yang membawa impuls antara sel saraf.
- Protein lamina nuklear yang mendasari membran nuklear. Mereka adalah pendahulu kepada semua PF lain.
Filamen perantaraan boleh terdiri daripada beberapa jenis bahan di atas.
Properties
Ciri-ciri PF ditentukan oleh ciri-ciri berikut:
- sebilangan besar molekul polipeptida dalam keratan rentas;
- interaksi hidrofobik kuat yang memainkan peranan penting dalam pemasangan makromolekul dalam bentuk supergegelung berpintal;
- pembentukan tetramer dengan interaksi elektrostatik tinggi.
Akibatnya, filamen perantaraan memperoleh sifat-sifat tali berpintal yang kuat - ia bengkok dengan baik, tetapi tidak putus. Apabila dirawat dengan reagen dan elektrolit kuat, struktur ini adalah yang terakhir untuk dimasukkan ke dalam larutan, iaitu, ia dicirikan oleh kestabilan kimia yang tinggi. Jadi, selepas denaturasi lengkap molekul protein dalam urea, filamen boleh berkumpul secara bebas. Protein yang diperkenalkan dari luar disepadukan dengan cepat ke dalam struktur sedia ada sebatian ini.
Struktur
Dengan strukturnya, filamen perantaraan tidak bercabangpolimer yang mampu membentuk sebatian makromolekul dan penyahpolimeran. Ketidakstabilan strukturnya membantu sel mengubah bentuknya.
Walaupun fakta bahawa filamen mempunyai komposisi yang pelbagai mengikut jenis protein, mereka mempunyai pelan struktur yang sama. Di tengah-tengah molekul terdapat heliks alfa, yang mempunyai bentuk heliks tangan kanan. Ia dibentuk oleh hubungan antara struktur hidrofobik. Strukturnya mengandungi 4 segmen lingkaran yang dipisahkan oleh bahagian bukan lingkaran pendek.
Di hujung heliks alfa terdapat domain dengan struktur tidak tentu. Mereka memainkan peranan penting dalam pemasangan filamen dan interaksi dengan organel sel. Saiz dan jujukan proteinnya sangat berbeza antara spesies IF yang berbeza.
Membina protein
Bahan binaan utama untuk PF ialah dimer - molekul kompleks yang terdiri daripada dua molekul ringkas. Biasanya ia termasuk 2 protein berbeza yang disambungkan oleh struktur berbentuk rod.
Jenis sitoplasma filamen terdiri daripada dimer yang membentuk benang setebal 1 blok. Oleh kerana mereka selari tetapi dalam arah yang bertentangan, tidak ada kekutuban. Molekul dimerik ini kemudiannya boleh membentuk molekul yang lebih kompleks.
Fungsi
Fungsi utama filamen perantaraan adalah seperti berikut:
- memastikan kekuatan mekanikal sel dan prosesnya;
- penyesuaian kepada tekanan;
- penyertaan dalamkenalan yang menyediakan sambungan sel yang kuat (epitelium dan tisu otot);
- pengedaran intraselular protein dan organel (penyetempatan radas Golgi, lisosom, endosom, nukleus);
- penyertaan dalam pengangkutan lipid dan isyarat antara sel.
PF juga menjejaskan fungsi mitokondria. Seperti yang ditunjukkan oleh eksperimen makmal pada tikus, pada individu yang tidak mempunyai gen desmin, susunan intraselular organel ini terganggu, dan sel itu sendiri diprogramkan untuk jangka hayat yang lebih pendek. Akibatnya, penggunaan oksigen tisu berkurangan.
Sebaliknya, kehadiran filamen perantaraan menyumbang kepada penurunan mobiliti mitokondria. Jika vimentin dimasukkan secara buatan ke dalam sel, maka rangkaian IF boleh dipulihkan.
Kepentingan Perubatan
Pelanggaran dalam sintesis, pengumpulan dan struktur PF membawa kepada kemunculan beberapa keadaan patologi:
- Pembentukan titisan hyaline dalam sitoplasma sel hati. Dalam cara lain, mereka dipanggil badan Mallory. Struktur ini adalah protein IF dari jenis epitelium. Mereka terbentuk dengan pendedahan yang berpanjangan kepada alkohol (hepatitis alkohol akut), serta pelanggaran proses metabolik dalam kanser hati hepatoselular primer (pada pesakit dengan hepatitis B virus dan sirosis), dengan genangan hempedu di hati dan pundi hempedu. Hyaline alkohol mempunyai sifat imunogenik, yang menentukan awal perkembangan patologi sistemik.
- Apabila gen bermutasi,bertanggungjawab untuk pengeluaran keratin, penyakit kulit keturunan berlaku - epidermolysis bullosa. Dalam kes ini, terdapat pelanggaran lampiran lapisan luar kulit ke membran bawah tanah yang memisahkannya dari tisu penghubung. Akibatnya, hakisan dan buih terbentuk. Kulit menjadi sangat sensitif terhadap kerosakan mekanikal yang sedikit.
- Pembentukan plak nyanyuk dan kusut neurofibrillary dalam sel otak dalam penyakit Alzheimer.
- Beberapa jenis kardiomiopati yang dikaitkan dengan pengumpulan PF yang berlebihan.
Kami berharap artikel kami menjawab semua soalan anda.
