Celulele eucariote conțin trei tipuri principale de filamente citoscheletice: microfilamente, microtubuli și filamente intermediare. În neuroni, filamentele intermediare sunt cunoscute sub numele de neurofilamente. Fiecare tip este format prin polimerizarea unui tip distinct de subunitate proteică și are propria formă caracteristică și distribuție intracelulară. Microfilamentele sunt polimeri ai proteinei actină și au un diametru de 7 nm. Microtubulii sunt compuși din tubulină și au un diametru de 25 nm. Filamentele intermediare sunt compuse din diverse proteine, în funcție de tipul de celulă în care se găsesc; au în mod normal un diametru de 8-12 nm. Citoscheletul asigură celulei structura și forma și, prin excluderea macromoleculelor din unele din citosol, se adaugă la nivelul de aglomerare macromoleculară din acest compartiment. Elementele citoscheletale interacționează extensiv și intim cu membranele celulare.

Cercetările asupra tulburărilor neurodegenerative, cum ar fi boala Parkinson, boala Alzheimer, boala Huntington și scleroza laterală amiotrofică (SLA) indică faptul că citoscheletul este afectate de aceste boli. Boala Parkinson este marcată de degradarea neuronilor, rezultând tremurături, rigiditate și alte simptome nemotorii. Cercetările au arătat că asamblarea microtubulilor și stabilitatea citoscheletului sunt compromise, cauzând degradarea neuronilor în timp. În boala Alzheimer, proteinele tau care stabilizează defecțiunile microtubulilor în progresia bolii cauzând patologia citoscheletului. Excesul de glutamină din proteina Huntington implicată în legarea veziculelor pe citoschelet este, de asemenea, propus a fi un factor în dezvoltarea Huntington ” s Boală. Scleroza laterală amiotrofică are ca rezultat o pierdere a mișcării cauzată de degradarea neuronilor motori și implică, de asemenea, defecte ale citoscheletului. sunt esențiale pentru asamblarea controlată a filamentelor citoscheletice în anumite locații.

Au fost descoperite o serie de medicamente citoscheletice cu molecule mici care interacționează cu actină și microtubuli. Acești compuși s-au dovedit utili în studierea citoscheletului și mai mulți au aplicații clinice.

MicrofilamentsEdit

Microfilamentele, cunoscute și sub numele de filamente de actină, sunt compuse din polimeri liniari ai proteinelor G-actină , și generează forță atunci când capătul în creștere (plus) al filamentului împinge împotriva unei bariere, cum ar fi membrana celulară. De asemenea, acționează ca urme pentru mișcarea moleculelor de miozină care se fixează pe microfilament și „merg” de-a lungul lor. În general, componenta majoră sau proteina microfilamentelor sunt actina. Monomerul G-actină se combină pentru a forma un polimer care continuă să formeze microfilamentul (filament de actină). Aceste subunități se asamblează apoi în două lanțuri care se împletesc în ceea ce se numește lanțuri F-actină. Motorizarea miozinei de-a lungul filamentelor de F-actină generează forțe contractile în așa-numitele fibre de actomiozină, atât în mușchi, cât și în majoritatea tipurilor de celule non-musculare. Structurile de actină sunt controlate de familia Rho a proteinelor mici care leagă GTP, cum ar fi Rho însuși pentru filamente contractile de act de miozină („fibre de stres”), Rac pentru lamellipodia și Cdc42 pentru filopodii.

Funcțiile includ:

• Contracția musculară
• Mișcarea celulelor
• Transport / trafic intracelular
• Întreținerea formei celulei eucariote
• Citokineză
• Stream citoplasmatic

Filamente intermediareEdit

Filamentele intermediare fac parte din citoscheletul multor celule eucariote. Aceste filamente, cu o medie de 10 nanometri în diametru, sunt mai stabile (puternic legate) decât microfilamentele și constituenți eterogeni ai citoscheletului. La fel ca filamentele de actină, ele funcționează în menținerea formei celulei prin tensiunea portantă (microtubulii, prin contrast, rezistă la compresiune, dar pot suporta și tensiunea în timpul mitozei și în timpul poziționării centrosomului). Filamentele intermediare organizează structura tridimensională internă a celulei, ancorând organele și servind drept componente structurale ale lamelei nucleare. De asemenea, participă la unele joncțiuni celulă-celulă și celulă-matrice. Lamina nucleară există la toate animalele și la toate țesuturile.Unele animale, cum ar fi musca fructelor, nu au filamente intermediare citoplasmatice. La animalele care exprimă filamente intermediare citoplasmatice, acestea sunt specifice țesutului. Filamentele intermediare de keratină din celulele epiteliale oferă protecție împotriva diferitelor solicitări mecanice pe care pielea le poate suporta. De asemenea, oferă protecție organelor împotriva stresurilor metabolice, oxidative și chimice. Întărirea celulelor epiteliale cu aceste filamente intermediare poate preveni apoptoza sau moartea celulară, prin reducerea probabilității de stres.

Filamentele intermediare sunt cel mai frecvent cunoscute sub numele de sistem de susținere sau „schele” pentru celulă și nucleu, în timp ce joacă, de asemenea, un rol în unele funcții celulare. În combinație cu proteine și desmosomi, filamentele intermediare formează conexiuni celulă-celulă și ancorează joncțiunile celulă-matrice care sunt utilizate în mesageria dintre celule, precum și funcțiile vitale ale celulei. conexiunile permit celulei să comunice prin desmosomul mai multor celule pentru a regla structurile țesutului pe baza semnalelor din mediul celulelor. S-a demonstrat că mutațiile din proteinele IF cauzează probleme medicale grave, cum ar fi îmbătrânirea prematură, mutațiile desmin care compromit organele, Alexander Boala și distrofia musculară.

Diferite filamente intermediare sunt:

• formate din vimentine. Filamente intermediare ale vimentinei a sunt în general prezente în celulele mezenchimale.
• din keratină. Keratina este prezentă, în general, în celulele epiteliale.
• neurofilamente ale celulelor neuronale.
• din laminat, oferind suport structural învelișului nuclear.
• din desmin , joacă un rol important în sprijinul structural și mecanic al celulelor musculare.

MicrotubuleEdit

Microtubulii sunt cilindri goi cu diametrul de aproximativ 23 nm (diametrul lumenului de aproximativ 15 nm), cuprinzând cel mai frecvent 13 protofilamente care, la rândul lor, sunt polimeri de alfa și beta tubulină. Au un comportament foarte dinamic, legând GTP pentru polimerizare. Sunt organizate în mod obișnuit de centrosom.

În nouă seturi de triplete (în formă de stea), formează centriolii, iar în nouă dublete orientate aproximativ doi microtubuli suplimentari (în formă de roată), formează cilii și flagelii . Cea din urmă formațiune este denumită în mod obișnuit un aranjament „9 + 2”, în care fiecare dublet este conectat la altul prin proteina dinină. Deoarece atât flagelele, cât și ciliile sunt componente structurale ale celulei și sunt menținute de microtubuli, ele pot fi considerate parte a citoscheletului. Există două tipuri de cilii: cilii mobili și non-motili. Ciliile sunt scurte și mai numeroase decât flagelii. Cilii mobili au o mișcare ritmică de fluturare sau bătăi în comparație cu cilii nemotivi care primesc informații senzoriale pentru celulă; procesând semnale de la celelalte celule sau fluidele care o înconjoară. În plus, microtubulii controlează bătăile (mișcarea) cililor și flagelilor. De asemenea, brațele de dinină atașate microtubulilor funcționează ca motoare moleculare. Mișcarea cililor și a flagelilor este creată de microtubulii care alunecă unul lângă altul, ceea ce necesită ATP. Acestea joacă roluri cheie în:

• transportul intracelular (asociat cu dinine și kinine, transportă organite ca mitocondrii sau vezicule).
• Diagrama secțiunii transversale prin cilium, care arată „9 + 2 ”Dispunerea microtubulilor

  axonemul cililor și flagelilor.

• fusul mitotic.
• sinteza peretelui celular în plante.

În plus față de rolurile descrise mai sus, Stuart Hameroff și Roger Penrose au propus ca microtubulii să funcționeze în conștiință.

ComparisonEdit

SeptinsEdit

Septinele sunt un grup de proteine de legare GTP foarte conservate găsite în eucariote.Diferite septine formează complexe proteice între ele. Acestea se pot asambla la filamente și inele. Prin urmare, septinele pot fi considerate parte a citoscheletului. Funcția septinelor din celule include servirea ca loc de atașament localizat pentru alte proteine și prevenirea difuziei anumitor molecule dintr-un compartiment celular în altul. În celulele de drojdie, acestea construiesc schele pentru a oferi suport structural în timpul diviziunii celulare și compartimentează părți ale celulei. Cercetări recente efectuate pe celule umane sugerează că septinele construiesc cuști în jurul agenților patogeni bacterieni, imobilizând microbii dăunători și împiedicându-i să invadeze alte celule.

SpectrinEdit

Spectrina este o proteină cito-scheletică care acoperă partea intracelulară a membranei plasmatice în celulele eucariote. Spectrina formează aranjamente pentagonale sau hexagonale, formând o schelă și jucând un rol important în menținerea integrității membranei plasmatice și a structurii citoscheletice.

Cytoskeleton Yeast Edit

În drojdia în devenire (un organism model important), actina formează plasturi corticali, cabluri de actină și un inel citokinetic și capac. Plasturii corticali sunt corpuri de actină discrete pe membrană și sunt vitale pentru endocitoză, în special reciclarea glucan sintazei, care este importantă pentru sinteza peretelui celular. Cablurile de actină sunt mănunchiuri de filamente de actină și sunt implicate în transportul veziculelor către capac (care conține o serie de proteine diferite pentru a polariza creșterea celulară) și în poziționarea mitocondriilor. Inelul citokinetic se formează și se constrânge în jurul locului diviziunii celulare.