Eukaryote cellen bevatten drie hoofdsoorten cytoskeletfilamenten: microfilamenten, microtubuli en intermediaire filamenten. In neuronen staan de tussenliggende filamenten bekend als neurofilamenten. Elk type wordt gevormd door de polymerisatie van een bepaald type eiwitsubeenheid en heeft zijn eigen karakteristieke vorm en intracellulaire distributie. Microfilamenten zijn polymeren van het eiwit actine en hebben een diameter van 7 nm. Microtubuli zijn samengesteld uit tubuline en hebben een diameter van 25 nm. Tussenliggende filamenten zijn samengesteld uit verschillende eiwitten, afhankelijk van het type cel waarin ze worden aangetroffen; ze hebben normaal een diameter van 8-12 nm. Het cytoskelet geeft de cel structuur en vorm, en door macromoleculen uit een deel van het cytosol uit te sluiten, draagt het bij aan het niveau van macromoleculaire verdringing in dit compartiment. Cytoskeletelementen werken intensief en nauw samen met celmembranen.

Onderzoek naar neurodegeneratieve aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson, de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Huntington en amyotrofische laterale sclerose (ALS) geven aan dat het cytoskelet is aangetast door deze ziekten De ziekte van Parkinson wordt gekenmerkt door de afbraak van neuronen, resulterend in tremoren, rigiditeit en andere niet-motorische symptomen. Onderzoek heeft aangetoond dat de assemblage en stabiliteit van microtubuli in het cytoskelet wordt aangetast, waardoor de neuronen na verloop van tijd worden afgebroken. Bij de ziekte van Alzheimer werken tau-eiwitten die microtubuli stabiliseren niet goed in de progressie van de ziekte die pathologie van het cytoskelet veroorzaakt. Overtollige glutamine in het Huntington-eiwit dat betrokken is bij het koppelen van blaasjes aan het cytoskelet, wordt ook voorgesteld als een factor bij de ontwikkeling van Huntington. s Ziekte. Amyotrofische laterale sclerose resulteert in bewegingsverlies veroorzaakt door de afbraak van motorneuronen, en omvat ook defecten van het cytoskelet.

Bijkomende eiwitten, waaronder motorische eiwitten, reguleren en verbinden de filamenten met andere celverbindingen en elkaar en zijn essentieel voor gecontroleerde assemblage van cytoskeletfilamenten op bepaalde locaties.

Er is een aantal cytoskeletale geneesmiddelen met kleine moleculen ontdekt die een interactie aangaan met actine en microtubuli. Deze verbindingen zijn nuttig gebleken bij het bestuderen van het cytoskelet, en verschillende hebben klinische toepassingen.

MicrofilamentsEdit

Microfilamenten, ook bekend als actine-filamenten, zijn samengesteld uit lineaire polymeren van G-actine-eiwitten , en kracht genereren wanneer het groeiende (plus) uiteinde van het filament tegen een barrière drukt, zoals het celmembraan. Ze fungeren ook als sporen voor de beweging van myosinemoleculen die zich hechten aan het microfilament en er langs “lopen”. Over het algemeen is actine de belangrijkste component of het eiwit van microfilamenten. Het G-actinemonomeer combineert om een polymeer te vormen dat het microfilament (actinefilament) blijft vormen. Deze subeenheden worden vervolgens samengevoegd tot twee ketens die verstrengeld zijn tot zogenaamde F-actineketens. Myosine-motoring langs F-actinefilamenten genereert contractiekrachten in zogenaamde actomyosinevezels, zowel in spiercellen als in de meeste niet-spierceltypen. Actinestructuren worden gecontroleerd door de Rho-familie van kleine GTP-bindende eiwitten zoals Rho zelf voor contractiele acto-myosinefilamenten (“stressvezels”), Rac voor lamellipodia en Cdc42 voor filopodia.

Functies omvatten:

• Spiercontractie
• Celbeweging
• Intracellulair transport / trafficking
• Behoud van eukaryote celvorm
• Cytokinese
• Cytoplasmatische streaming

Intermediate filaments Edit

Tussenliggende filamenten maken deel uit van het cytoskelet van veel eukaryote cellen. Deze filamenten, met een gemiddelde diameter van 10 nanometer, zijn stabieler (sterk gebonden) dan microfilamenten en heterogene bestanddelen van het cytoskelet. Net als actinefilamenten werken ze in het behoud van de celvorm door spanning te dragen (microtubuli zijn daarentegen bestand tegen compressie maar kunnen ook spanning dragen tijdens mitose en tijdens het positioneren van het centrosoom). Tussenliggende filamenten organiseren de interne driedimensionale structuur van de cel, verankeren organellen en dienen als structurele componenten van de nucleaire lamina. Ze nemen ook deel aan sommige cel-cel- en cel-matrixovergangen. Nucleaire lamina komen voor in alle dieren en alle weefsels.Sommige dieren, zoals de fruitvlieg, hebben geen cytoplasmatische tussenliggende filamenten. Bij die dieren die cytoplasmatische intermediaire filamenten tot expressie brengen, zijn deze weefselspecifiek. Keratine tussenfilamenten in epitheelcellen bieden bescherming tegen verschillende mechanische belastingen die de huid kan ondergaan. Ze bieden ook bescherming aan organen tegen metabolische, oxidatieve en chemische stress. Versterking van epitheelcellen met deze tussenliggende filamenten kan het begin van apoptose of celdood voorkomen door de kans op stress te verminderen.

Tussenliggende filamenten zijn het meest algemeen bekend als het ondersteuningssysteem of ‘steiger’ voor de cel en kern terwijl ze ook een rol spelen in sommige celfuncties.In combinatie met eiwitten en desmosomen vormen de tussenliggende filamenten cel-celverbindingen en verankeren ze de cel-matrixverbindingen die worden gebruikt in berichten tussen cellen en vitale functies van de cel. verbindingen stellen de cel in staat te communiceren via het desmosoom van meerdere cellen om structuren van het weefsel aan te passen op basis van signalen uit de celomgeving. Van mutaties in de IF-eiwitten is aangetoond dat ze ernstige medische problemen veroorzaken, zoals vroegtijdige veroudering, desmine-mutaties die organen aantasten, Alexander Ziekte en spierdystrofie.

Verschillende intermediaire filamenten zijn:

• gemaakt van vimentines. Vimentin intermediaire filamenten a zijn in het algemeen aanwezig in mesenchymale cellen.
• gemaakt van keratine. Keratine is in het algemeen aanwezig in epitheelcellen.
• neurofilamenten van neurale cellen.
• gemaakt van laminaat, dat structurele ondersteuning geeft aan het nucleaire omhulsel.
• gemaakt van desmine , spelen een belangrijke rol bij de structurele en mechanische ondersteuning van spiercellen.

MicrotubulesEdit

Microtubuli zijn holle cilinders met een diameter van ongeveer 23 nm (lumen diameter van ongeveer 15 nm), meestal bestaande uit 13 protofilamenten die op hun beurt polymeren zijn van alfa en beta tubuline. Ze hebben een zeer dynamisch gedrag en binden GTP voor polymerisatie. Ze worden gewoonlijk georganiseerd door het centrosoom.

In negen triplet-sets (stervormig) vormen ze de centriolen, en in negen doubletten die rond twee extra microtubuli zijn georiënteerd (wielvormig), vormen ze cilia en flagella . De laatste formatie wordt gewoonlijk een “9 + 2” -opstelling genoemd, waarbij elk doublet met een ander is verbonden door het eiwitdyneïne. Aangezien zowel flagella als cilia structurele componenten van de cel zijn en worden onderhouden door microtubuli, kunnen ze worden beschouwd als onderdeel van het cytoskelet. Er zijn twee soorten trilhaartjes: beweeglijke en niet-beweeglijke trilharen. Cilia zijn kort en talrijker dan flagella. De beweeglijke trilharen hebben een ritmische golvende of kloppende beweging in vergelijking met de niet-beweeglijke trilharen die sensorische informatie voor de cel ontvangen; het verwerken van signalen van de andere cellen of de vloeistoffen eromheen. Bovendien regelen de microtubuli het slaan (bewegen) van de trilharen en flagella. Ook functioneren de dyneïne-armen die aan de microtubuli zijn bevestigd als de moleculaire motoren. De beweging van de trilharen en flagellen wordt veroorzaakt doordat de microtubuli langs elkaar glijden, wat ATP vereist. Ze spelen een sleutelrol in:

• intracellulair transport (geassocieerd met dyneïnen en kinesinen, ze transporteren organellen zoals mitochondria of blaasjes).
• Doorsnedediagram door de cilium, met de “9 + 2 “Opstelling van microtubuli

  het axoneme van cilia en flagella.

• de mitotische spoel.
• synthese van de celwand in planten.

Naast de hierboven beschreven rollen hebben Stuart Hameroff en Roger Penrose voorgesteld dat microtubuli functioneren in bewustzijn.

ComparisonEdit

SeptinsEdit

Septines zijn een groep van de sterk geconserveerde GTP-bindende eiwitten die in eukaryoten worden aangetroffen.Verschillende septines vormen met elkaar eiwitcomplexen. Deze kunnen worden geassembleerd tot filamenten en ringen. Daarom kunnen septines worden beschouwd als onderdeel van het cytoskelet. De functie van septines in cellen omvat onder meer het dienen als een gelokaliseerde aanhechtingsplaats voor andere eiwitten en het voorkomen van de diffusie van bepaalde moleculen van het ene celcompartiment naar het andere. In gistcellen bouwen ze steigers om structurele ondersteuning te bieden tijdens de celdeling en delen van de cel in compartimenten te verdelen. Recent onderzoek in menselijke cellen suggereert dat septines kooien bouwen rond bacteriële pathogenen, de schadelijke microben immobiliseren en voorkomen dat ze andere cellen binnendringen.

SpectrinEdit

Spectrine is een cytoskelet-eiwit dat de intracellulaire kant van het plasmamembraan in eukaryote cellen bekleedt. Spectrin vormt vijfhoekige of zeshoekige rangschikkingen, vormt een steiger en speelt een belangrijke rol bij het behoud van de integriteit van de plasmamembraan en de cytoskeletstructuur.

Cytoskelet van gist Bewerken

In ontluikende gist (een belangrijk modelorganisme) vormt actine corticale plekken, actinekabels en een cytokinetische ring en de dop. Corticale pleisters zijn afzonderlijke actine-lichaampjes op het membraan en zijn essentieel voor endocytose, met name de recycling van glucansynthase, wat belangrijk is voor celwandsynthese. Actinekabels zijn bundels actinefilamenten en zijn betrokken bij het transport van blaasjes naar de kap (die een aantal verschillende eiwitten bevat om celgroei te polariseren) en bij de positionering van mitochondriën. De cytokinetische ring vormt zich en vernauwt zich rond de plaats van celdeling.