Спектрин
Спектрин - белок цитоскелета эритроцита ( рис. 109.2 ); мутации его гена нарушают либо синтез цепей спектрина, либо самосборку его гетеродимеров. Недостаточность альфа-цепи спектрина наследуется аутосомно-доминантно и обычно протекает легко. Недостаточность бета-цепи спектрина - тяжелое заболевание с аутосомно-рецессивным типом наследования.
При температуре свыше 49 градусов по С мембрана эритроцита теряет стабильность вследствие денатурации спектрина. При такой температуре in vitro наблюдаются фрагментация и дробление эритроцитов с последующим соединением краев разорвавшейся мембраны.
Спектрин и его неэритроцитарный аналог фодрин обнаружены в большинстве тканей позвоночных [ Goodman S.R. et al., 1988 ], а также у беспозвоночных [ Byers T.J. et al., 1992 , Bennett H. and Condeelis J., 1988 ] и высших растений [ Maude D. et al., 1991 ].
Спектрин представляет собой длинную фибриллярную молекулу длиной 200-260 нм и толщиной 2-3 нм. Его масса в клетке составляет около 3О% массы мембранных белков. Молекула спектрина состоит из двух больших полипептидных цепей (около 22О ООО и 24О ООО дальтон каждая). Этот белок образует сеть филаментов на внутренней поверхности мембраны ( рис.1-10 ). Существуют данные, что актин и по крайней мере еще один белок принимают участие в формировании этой сети, которая, по-видимому, служит для поддержания двояковогнутой формы эритроцитов и в то же время позволяет им деформироваться при прохождении через узкие капилляры. Спектрин не прямо, а через белок анкирин взаимодействует с цитоплазматическим концом белка полосы 3 . Это взаимодействие сильно уменьшает скорость диффузии белковых молекул полосы 3 в плоскости мембраны.
Таким образом, спектрин можно считать компонентом цитоскелета эритроцитов , а не мембранным белком. Хотя сам спектрин встречается, по- видимому, только в цитоплазме, родственные ему белки были обнаружены в клетках других типов. Белки внутриклеточных филаментов , по-видимому, способны регулировать распределение и подвижность определенных белков плазматической мембраны.
Спектрин состоит из двух неидентичных субъединиц - альфа (240000) и бета (225000). Альфа и бета субъединицы ассоциируются в антипараллельном направлении, образуя 100 nm "rod like" подвижные гетеродимеры. В составе тетрамера мономеры спектрина слабо взаимодействуют по всей длине альфа- и бета-цепей, расположенных антипараллельно, однако N-концевые домены бета-субъединиц прочно связаны с С-концевыми доменами альфа-субъединиц. Характерной чертой спектрина является наличие связи типа "голова к голове" между латерально соединенными гетеродимерами (альфа-бета). Субъединицы скручены друг относительно друга, образуя спираль ( рис. 1 ) [ Yu J. et al., 1973 ]. Спектриновые димеры самоассоциируются в тетрамеры и олигомеры более высокой организации.
Альфа-субъединица спектрина содержит участки связывания кальмодулина [ Byers T.J. et al., 1992 ], а бета-субъединица - актина [ Harris A.S. et al., 1988 , Karinsh A. et al., 1990 ] и анкирина [ Davis J.Q. and Bennett V., 1984 , Tyler J.M. et al., 1979 ].
И альфа-, и бета-субъединицы спектрина содержат повторы, состоящие из 106 аминокислотных остатков [ Speicher D.W. and Marchesi V.T., 1984 ]. Участок связывания анкирина находится в 15-м повторе бета-субъединицы спектрина [ Kennedy S. et al., 1991 ].
Связывание анкирина со спектрином обеспечивается в основном N-концевой частью спектринсвязывающего домена молекулы анкирина : протеолитические фрагменты, не содержащие первых 80 аминокислотных остатков этого домена, почти полностью теряют способность взаимодействовать со спектрином [ Davis L.H. and Bennett V., 1990 ].
Для спектрина и фодрина характерна гомология в структуре анкиринсвязывающего центра [ Morrow J.S. et al., 1989 ].
Спектрин в мембране находится в тетрамерной или возможно более полимерной форме. Тетрамеры связаны через бета субъединицу с анкирином (ankyrin), который в свою очередь связывается с цитоплазматическим доменом ( band 3 anion-exchange protein ), таким образом прикрепляя цитоскелет к плазматической мембране. На своем конце, тетрамер связывает белок band 4.1 и короткий актиновый филамент, образуя сеть ( Bennett V.,1985 ).
Смотрите также:
