Значение белков связанных с промежуточными филаментами
• Для сборки белков промежуточных филаментов другие белки не требуются
• К числу специфических белков, ассоциированных с промежуточными филаментами, относятся белки, обеспечивающие межклеточные контакты и контакты клеток с матриксом, а также белки матрикса терминально дифференцирущихся кератиноцитов
• Белки, образующие временные ассоциаты с микротрубочками, включают семейство плакинов, представляющее собой многофункциональные цитоскелетные линкеры
Для полимеризации белков и образования промежуточных филаментов, по крайней мере in vitro, не требуются другие белки. Некоторые белки, например кератины, имеют тенденцию агрегировать латерально, образуя пучки, в то время как другие, например виментин, существуют в цитоплазме в виде одиночных филаментов.
Однако для нормальной жизнедеятельности клетки филаменты должны взаимодействовать с другими белками. Эти белки обладают различными свойствами, часто многофункциональны, и лишь в редких случаях обладают спецификой по отношению к определенному типу белков промежуточных филаментов. Промежуточные филаменты образуют временные ассоциаты с белками плакинами и моторными белками микротрубочек.
Хорошо известны специфические и селективные взаимодействия между ламинами и компонентами ядерной мембраны, между кератинами или десмином и белками межклеточных контактов, а также между кератинами и молекулами матрикса при терминальной дифференци-ровке. В последнем случае взаимодействие носит необратимый характер.
К числу наиболее распространенных белков, взаимодействующих с белками промежуточных филаментов, относятся линкерные белки цитоскелета, известные под названием плакины. Эти белки, которые также называются цитолинкерными белками или спектраплакинами, образуют обширное семейство больших многофункциональных белков, которые взаимодействуют с промежуточными филаментами, актиновыми филаментами и микротрубочками.
К числу представителей этого семейства относятся плектин, десмоплакин, BPAG1 (ВР230), энвоплакин и периплакин. Большинство этих белков представлено множественными изоформами, которые образуются при альтернативном сплайсинге. Они содержат белоксвязывающие домены для многих белков цитоскелета и наряду с белками промежуточных филаментов способны связывать актиновые филаменты и/или микротрубочки. Большинство этих белков экспрессируется в эпидермисе, а также в других тканях.
Десмоплакины являются основными структурными компонентами десмосом кератиноцитов многослойного ороговевающего эпителия, a BPAG1 и плектин локализованы в полудесмосомах. Плектин образует связи между промежуточными филаментами и микротрубочками и способствует формированию в клетке различных систем цитоскелета. С белками семейства плакинов также связаны различные заболевания, в основе которых лежит повышенная травмируемость тканей, например мышечная дистрофия и образование волдырей на коже, которые вызваны мутациями в плектине.
Еще одна группа белков, образующих временные связи с белками промежуточных филаментов, представлена моторными белками динеином и кинезином. Эти белки транспортируют «грузы» по микротрубочкам; такими «грузами» могут быть белки промежуточных филаментов. Можно наблюдать движение частиц, содержащих кератин, меченный зеленым флуоресцирующим белком (GFP). Это движение происходит вдоль микротрубочек и актиновых филаментов.
Кроме того, некоторые белки, например филагрин, в процессе терминальной дифференцировки взаимодействуют с кератиновыми филаментами, образуя в верхних слоях эпидермиса плотные эластичные комплексы, необходимые для формирования основного защитного слоя кожи. Мутации в филагрине служат причиной сухости кожи и возникновения экземы.
При образовании специализированных дополнительных структур эпителия кератины взаимодействуют с белками дифференцировки, например при образовании волосяного стержня, когда возникает ассоциация между кератином трихоцита и белками, связывающимися с кератином (англ. keratin-associated proteins, КАР). КАР представляют собой небольшие белки, богатые или серосодержащими аминокислотами, или глицином и тирозином. В этих белках содержится много остатков цистеина, и они способны эффективно образовывать сшивки с кератином, формируя плотный матрикс волос и ногтей, обеспечивая общую прочность тканей.
Плакины связываются с промежуточными филаментами и обеспечивают их взаимодействие с актиновыми филаментами и микротрубочками.
На этой фотографии, полученной с помощью сканирующего электронного микроскопа, видны микротрубочки и промежуточные филаменты, взаимодействующие с большим плакиновым белком, плектином.
Нижняя фотография представляет собой раскрашенный вариант верхней. Плектин был конъюгирован с частицами золота (показаны желтым цветом).
