Цитоскелет мембранный
В состав цитоскелета входит и так называемый примембранный цитоскелет, открытый впервые в эритроцитах.
В начале 70-х годов при исследовании механических свойств мембран эритроцитов было обнаружено, что после разрушения мембраны, вызванного экстракцией липидов неионными детергентами, остается плотная ячеистая структура, сохраняющая форму эритроцита [ Yu J. et al., 1973 ]. Эта структура получила название примембранного цитоскелета . Электронно- микроскопические исследования показали, что примембранный цитоскелет представляет собой правильную двумерную сеть ( рис. 1 ), образованную гибкими протяженными молекулами длиной около 200 нм, которые соединены вершинами с образованием пента- или гексагональных ячеек [ Byers T.J. et al., 1985 , Liu S.-C. et al., 1987 ].
Получены данные, свидетельствующие о том, что примембранный цитоскелет выполняет не только механическую функцию, но и участвует в ряде регуляторных процессов, в том числе в передаче сигналов . Так, например, он принимает участие в фагоцитозе бактерий , осуществляемом нейтрофилами человека [ Bourguignon L.Y.W., and Jin H., 1995 ], регуляции опухолеобразования [ Welsh C.F. et al., 1995 ] и в некоторых других процессах [ Батрукова М.А. et al., 2000 ].
Ячейки сети примембранного цитоскелета формируются белком спектрином , а вершины - короткими актиновыми филаментами , состоящими из 13-15 мономеров актина [ Bennett V. and Gilligan D.M., 1993 ].
Позднее мембранный цитоскелет был обнаружен и в других клетках. Считается, что основными его функциями является поддержание формы клеток и обеспечение их устойчивости к деформации, а также контроль латеральной диффузии интегральных мембранных белков. В последние годы получены данные о том, что мембранный цитоскелет может использоваться также для передачи сигнала к белкам мембраны [ Cowin P. and Burke B., 1996 ].
Кроме актина и спектрина в состав мембранного цитоскелета эритроцитов входят и другие белки, которые обеспечивают прикрепление сети цитоскелета к мембране. Это прикрепление осуществляется за счет вертикальных взаимодействий двух типов:
- В первом случае молекула спектрина (точнее, бета-субъединица спектрина ) взаимодействует с белком анкирином в участке, расположенном в средней части молекулы спектрина. Анкирин в свою очередь взаимодействует с интегральными белками мембраны , такими как белок полосы 3 , АТРазы Р-типа , ионные каналы и рецепторы ( рис. 1 ). Кроме того, в это взаимодействие вовлечен, по-видимому, белок полосы 4,2 , который связывается с анкирином и цитоплазматическими доменами мембранных белков, влияя, по-видимому, на взаимодействие с ними анкирина [ Bennett V. and Gilligan D.M., 1993 , Bennett V., 1990 , Mohandas N. and Chasis J.A., 1993 ].
Другим участком прикрепления сети цитоскелета к мембране является концевая часть молекулы спектрина: в этом случае связь с интегральными белками мембраны, включая перечисленные выше, а также гликофорин С , обеспечивается за счет белка полосы 4,1 ( рис. 1 ).
Кроме того, во взаимодействие актина со спектрином, обеспечивающее формирование двумерной сети примембранного цитоскелета, могут быть вовлечены и другие белки, обладающие спектринсвязывающей активностью: аддуцин , тропомиозин , тропомодулин , дематин ( рис. 1 ) [ Bennett V. and Gilligan D.M., 1993 , Bennett V., 1990 , Mohandas N. and Chasis J.A., 1993 ].
Анкирин представляет собой периферический мембранный белок. Впервые он был обнаружен в эритроцитах в результате поисков участка связывания спектрина с мембраной. Было установлено, что очищенный и меченый [ Cianci C.D. et al., 1988 , Soong C.J. et al., 1987 , White R.A. et al., 1990 , Tse W.T. et al., 1991 ] спектрин in vitro связывается с цитоплазматической стороной мембраны концентрационно-зависимым образом и вытесняется из участков связывания немеченым спектрином. Обработка трипсином инвертированных везикул, образованных из мембран эритроцитов и лишенных спектрина, существенно снижает количество спектринсвязывающих участков мембраны. В результате протеолиза из мембраны освобождается 72 кДа белковый фрагмент, который был идентифицирован как основной участок прикрепления спектрина к мембране на основании следующих экспериментальных данных:
- удаление из мембраны 72 кДа фрагмента коррелирует с потерей ее спектринсвязывающей активности [ Bennett V., 1978 ];
- 72 кДа фрагмент конкурентно ингибирует связывание спектрина инвертированными везикулами [ Bennett V., 1978 ];
- пептидные карты белков полосы 2,1 , белков полосы 2,2 , белков полосы 2,3 и белков полосы 2,6 , полученные после обработки мембран эритроцитов трипсином и химотрипсином (в отличие от пептидных карт других белков теней эритроцитов), содержат 72 кДа фрагмент [ Luna E.J. et al., 1979 ] (числовые обозначения соответствуют подвижности белков теней эритроцитов по данным ЭФ в ПААГ в присутствии Ds-Na). Кроме того, антитела к 72 кДа фрагменту реагируют с белком полосы 2,1 при проведении иммуноблоттинга, а также ингибируют связывание спектрина с инвертированными везикулами [ Bennett V. and Stenbuck P.J., 1979 ].
Белок полосы 2,1, в состав которого входит протеолитический 72 кДа фрагмент, получил название анкирин (от греческого слова ankyr, что означает "якорь"), а белки полос 2,2, 2,3 и 2,6, также содержащие этот фрагмент, но имеющие меньший молекулярный вес, были отнесены к семейству анкиринов . В ранних работах анкирин называли также синдеином (от греческого слова syndeo, что означает "связывать вместе"), однако это название не прижилось и вскоре было забыто.
Смотрите также:
