חוטי ביניים הם מבנה אופייני של תאים אוקריוטיים. הם מרכיבים את עצמם ועמידים כימית. המבנה והתפקודים של חוטי ביניים נקבעים על פי המאפיינים של קשרים במולקולות חלבון. הם משמשים לא רק ליצירת פיגום התא, אלא גם מבטיחים את האינטראקציה של האברונים.
תיאור כללי
חוטים הם מבני חלבון חוטי הלוקחים חלק בבניית שלד הציטו. לפי הקוטר הם מחולקים ל-3 מחלקות. חוטי ביניים (IF) הם בעלי ערך חתך ממוצע של 7-11 ננומטר. הם תופסים מיקום ביניים בין מיקרופילמנטים Ø5-8 ננומטר ומיקרוטובולים Ø25 ננומטר, שבשביל זה הם קיבלו את שמם.
ישנם 2 סוגים של מבנים אלה:
- למין. הם בליבה. לכל החיות יש חוטים למינריים.
- ציטופלזמי. הם ממוקמים בציטופלזמה. זמין בנמטודות, רכיכות, חולייתנים. באחרונים, סוגים מסוימים של תאים עשויים להיעדר (לדוגמה, בתאי גליה).
Location
חוטי ביניים הם אחד המרכיבים העיקריים של שלד הציטו של יצורים חיים שתאים מכילים גרעינים (אאוקריוטים). לפרוקריוטים יש גם אנלוגים של מבנים פיברילרים אלה. הם אינם נמצאים בתאי צמחים.
רוב החוטים ממוקמים באזור הפרי-גרעיני ובצרורות של סיבים, הממוקמים מתחת לממברנת הפלזמה ונמשכים מהמרכז ועד לקצוות התאים. יש הרבה מהם במיוחד באותם מינים הנתונים ללחץ מכני - בשרירים, באפיתל, וגם בתאי סיבי עצב.
סוגי חלבון
כפי שמחקרים מראים, החלבונים המרכיבים את חוטי הביניים מובחנים בהתאם לסוג התאים ושלב ההתמיינות שלהם. עם זאת, כולם קשורים.
חלבוני חוט ביניים מחולקים ל-4 סוגים:
- קרטינים. הם יוצרים פולימרים משני תת-סוגים - חומצי וניטרלי. המשקל המולקולרי של תרכובות אלו נע בין 40,000-70,000 אמו. מ' בהתאם למקור הרקמה, מספר הצורות הטרוגניות השונות של קרטין יכול להגיע לכמה עשרות. הם מחולקים ל-2 קבוצות לפי איזופורמים - אפיתל (הרב ביותר) וקרני, המרכיבים את השיער, הקרניים, הציפורניים והנוצות של בעלי חיים.
- בסוג השני משולבים 3 סוגי חלבונים, בעלי משקל מולקולרי כמעט זהה (45,000-53,000 אמו). אלה כוללים: וימנטין (רקמת חיבור, תאי קשקש,ציפוי פני השטח של דם וכלי לימפה; תאי דם) desmin (רקמת שריר); פריפרין (נוירונים היקפיים ומרכזיים); חלבון חומצי גליאלי פיברילרי (חלבון מוח ספציפי מאוד).
- חלבונים נוירופילמנטים המצויים בנויריטים, תהליכים גליליים הנושאים דחפים בין תאי עצב.
- חלבונים של הלמינה הגרעינית שנמצאת בבסיס הממברנה הגרעינית. הם המבשרים של כל שאר ה-PFs.
חוטי ביניים יכולים להיות מורכבים מכמה סוגים של החומרים לעיל.
Properties
המאפיינים של ה-PF נקבעים לפי התכונות הבאות שלהם:
- מספר רב של מולקולות פוליפפטיד בחתך;
- אינטראקציות הידרופוביות חזקות הממלאות תפקיד חשוב בהרכבה של מקרומולקולות בצורה של סליל-על מעוות;
- היווצרות טטרמרים עם אינטראקציה אלקטרוסטטית גבוהה.
כתוצאה מכך, חוטי הביניים מקבלים תכונות של חבל מעוות חזק - הם מתכופפים היטב, אך אינם נשברים. כאשר מטופלים עם ריאגנטים ואלקטרוליטים חזקים, מבנים אלו הם האחרונים להיכנס לתמיסה, כלומר, הם מאופיינים ביציבות כימית גבוהה. אז, לאחר הדנטורציה המלאה של מולקולות חלבון באוריאה, החוטים יכולים להרכיב באופן עצמאי. חלבונים המוכנסים מבחוץ משתלבים במהירות במבנה הקיים של תרכובות אלו.
Structure
לפי המבנה שלהם, חוטי ביניים אינם מסתעפיםפולימרים המסוגלים גם להיווצרות תרכובות מקרומולקולריות וגם לדה-פולימריזציה. חוסר היציבות המבנית שלהם עוזרת לתאים לשנות את צורתם.
למרות העובדה שלחוטים יש הרכב מגוון בהתאם לסוג החלבונים, יש להם אותה תוכנית מבנית. במרכז המולקולות ישנו סליל אלפא, בעל צורה של סליל ימני. הוא נוצר על ידי מגעים בין מבנים הידרופוביים. המבנה שלו מכיל 4 מקטעים ספירליים המופרדים על ידי מקטעים קצרים שאינם ספירליים.
בקצה סליל האלפא נמצאים תחומים בעלי מבנה בלתי מוגדר. הם ממלאים תפקיד חשוב בהרכבת חוטים ואינטראקציה עם אברוני התא. הגודל ורצף החלבון שלהם משתנים מאוד בין מיני IF שונים.
לבנה חלבון
חומר הבנייה העיקרי של PF הם דימרים - מולקולות מורכבות המורכבות משתי פשוטות. בדרך כלל הם כוללים 2 חלבונים שונים המחוברים במבנים בצורת מוט.
הסוג הציטופלזמי של חוטים מורכב מדימרים היוצרים חוטים בעובי גוש אחד. מכיוון שהם מקבילים אך בכיוון הפוך, אין קוטביות. מולקולות דימריות אלו יכולות ליצור מאוחר יותר מולקולות מורכבות יותר.
פונקציות
הפונקציות העיקריות של חוטי ביניים הם כדלקמן:
- הבטחת החוזק המכני של התאים והתהליכים שלהם;
- הסתגלות לגורמי לחץ;
- השתתפות במגעים המספקים חיבור חזק של תאים (רקמת אפיתל ורקמת שריר);
- הפצה תוך-תאית של חלבונים ואברונים (לוקליזציה של מנגנון גולגי, ליזוזומים, אנדוזומים, גרעינים);
- השתתפות בהובלת שומנים ואיתות בין תאים.
PF משפיע גם על תפקוד המיטוכונדריה. כפי שמראים ניסויי מעבדה על עכברים, אצל אותם אנשים שחסרים את הגן דסמין, הסידור התוך תאי של האברונים הללו מופרע, והתאים עצמם מתוכנתים לתוחלת חיים קצרה יותר. כתוצאה מכך, צריכת החמצן של רקמות מופחתת.
מצד שני, נוכחותם של חוטי ביניים תורמת לירידה בניידות המיטוכונדריה. אם וימנטין מוכנס באופן מלאכותי לתא, ניתן לשחזר את רשת ה-IF.
משמעות הרפואה
הפרות בסינתזה, בהצטברות ובמבנה של PF מובילות להופעה של כמה מצבים פתולוגיים:
- היווצרות טיפות היאליניות בציטופלזמה של תאי כבד. בדרך אחרת, הם נקראים גופי מאלורי. מבנים אלו הם חלבוני IF מסוג אפיתל. הם נוצרים עם חשיפה ממושכת לאלכוהול (דלקת כבד אלכוהולית חריפה), כמו גם הפרה של תהליכים מטבוליים בסרטן כבד הפטוצלולרי ראשוני (בחולים עם דלקת כבד נגיפית B ושחמת), עם קיפאון של מרה בכבד ובכיס המרה. להיאלין אלכוהולי יש תכונות אימונוגניות, מה שקובע מראש את התפתחות הפתולוגיה המערכתית.
- כאשר גנים משתנים,האחראי על ייצור הקרטין, מתרחשת מחלת עור תורשתית - epidermolysis bullosa. במקרה זה, יש הפרה של ההתקשרות של השכבה החיצונית של העור לקרום המרתף המפריד בינה לבין רקמת החיבור. כתוצאה מכך נוצרות שחיקה ובועות. העור הופך רגיש מאוד לנזק מכני הקטן ביותר.
- היווצרות פלאקים סניליים וסבכים נוירו-פיברילריים בתאי מוח במחלת אלצהיימר.
- סוגים מסוימים של קרדיומיופתיה הקשורים להצטברות מוגזמת של PF.
אנו מקווים שהמאמר שלנו ענה על כל השאלות שלך.
