Cytoskelet

De Cytoskelet bestaat uit een dynamisch veranderlijk netwerk van drie verschillende eiwitfilamenten in het cytoplasma van de cellen.

Ze geven de cel en de organisatie intracellulaire structuren zoals organellen en blaasjes structuur, stabiliteit en intrinsieke mobiliteit (beweeglijkheid). Enkele van de filamenten steken uit de cel om de beweeglijkheid van de cel of het gerichte transport van vreemde lichamen in de vorm van cilia of flagella te ondersteunen.

Wat is het cytoskelet?

Het cytoskelet van menselijke cellen bestaat uit drie verschillende klassen eiwitfilamenten. Microfilamenten (actinefilamenten) met een diameter van 7 tot 8 nanometer, die voornamelijk uit actine-eiwitten bestaan, dienen om de buitenste celvorm en de beweeglijkheid van de cel als geheel te stabiliseren, evenals intracellulaire structuren.

In spiercellen zorgen actine-filamenten ervoor dat de spieren op een gecoördineerde manier samentrekken. De tussenliggende filamenten, die ongeveer 10 nanometer dik zijn, zorgen ook voor mechanische sterkte en structuur voor de cel. Ze zijn niet betrokken bij celmotiliteit. Tussenliggende filamenten bestaan ​​uit verschillende eiwitten en dimeren van de eiwitten, die samen bundels vormen die als touwen zijn gewikkeld (tonofibrillen) en die extreem scheurvaste structuren zijn. Tussenliggende filamenten kunnen worden onderverdeeld in minstens 6 verschillende typen met verschillende taken.

De derde klasse filamenten bestaat uit kleine buisjes, de microtubuli, met een buitendiameter van 25 nanometer. Ze bestaan ​​uit polymeren van tubuline-dimeren en zijn voornamelijk verantwoordelijk voor alle soorten intracellulaire beweeglijkheid en voor de beweeglijkheid van de cellen zelf.Om de zelfmotiliteit van de cellen te ondersteunen, kunnen microtubuli in de vorm van cilia of flagella celprocessen vormen die uit de cel steken. Het netwerk van microtubuli is grotendeels georganiseerd vanuit de centromeer en is onderhevig aan extreem dynamische veranderingen.

Anatomie en structuur

De stofgroepen microfilamenten, intermediaire filamenten (IF) en microtubuli (MT), die alle drie zijn toegewezen aan het cytoskelet, zijn bijna alomtegenwoordig in het cytoplasma en ook in de celkern.

De basisbouwstenen van micro- of actinefilamenten bij de mens bestaan ​​uit 6 isovorm actine-eiwitten, die elk slechts enkele aminozuren verschillen. Het monomere actine-eiwit (G-actine) bindt het nucleotide ATP en vormt lange moleculaire ketens van actinemonomeren, die elk een fosfaatgroep afsplitsen, waarvan er twee elk verbinden om helixvormige actinefilamenten te vormen. De actinefilamenten in de gladde en dwarsgestreepte spieren, in de hartspieren en de niet-gespierde actinefilamenten verschillen elk enigszins van elkaar. De opbouw en afbraak van actinefilamenten zijn onderhevig aan zeer dynamische processen en passen zich aan de vereisten aan.

Tussenliggende filamenten zijn opgebouwd uit verschillende structurele eiwitten en hebben een hoge treksterkte met een doorsnede van ongeveer 8 tot 11 nanometer. De tussenliggende filamenten zijn onderverdeeld in vijf klassen: zure keratines, basische keratines, desmine-type, neurofilaments en lamin-type. Terwijl de keratines voorkomen in de epitheelcellen, worden de desmine-type filamenten aangetroffen in spiercellen van de gladde en dwarsgestreepte spieren en in hartspiercellen. De neurofilamenten die in praktisch alle zenuwcellen aanwezig zijn, zijn samengesteld uit eiwitten zoals Internexin, Nestin, NF-L, NF-M en andere. Tussenliggende filamenten van het type laminaat worden in alle celkernen in het kernmembraan in het karyoplasma aangetroffen.

Functie en taken

De functie en taken van het cytoskelet zijn geenszins beperkt tot de structurele vorm en stabiliteit van de cellen. Microfilamenten, die zich voornamelijk in netachtige structuren direct op het plasmamembraan bevinden, stabiliseren de buitenvorm van de cellen. Maar ze vormen ook membraanuitsteeksels zoals pseudopodia. Motoreiwitten, waaruit de microfilamenten in de spiercellen zijn opgebouwd, zorgen voor de nodige contracties van de spieren.

De tussenfilamenten met zeer hoge treksterkte zijn van het grootste belang voor de mechanische sterkte van de cellen. Ze hebben ook een aantal andere functies. Keratine-filamenten van de epitheelcellen zijn indirect mechanisch met elkaar verbonden via desmosomen, zodat het huidweefsel een tweedimensionale, matrixachtige sterkte krijgt. De IF's zijn via intermediaire filament-geassocieerde eiwitten (IFAP's) verbonden met de andere groepen stoffen in het cytoskelet, zorgen voor een zekere informatie-uitwisseling en de mechanische sterkte van het bijbehorende weefsel. Hierdoor ontstaan ​​geordende structuren binnen het cytoskelet. Enzymen zoals kinasen en fosfatasen zorgen ervoor dat de netwerken snel worden opgebouwd, geherstructureerd en afgebroken.

Verschillende soorten neurofilamenten stabiliseren zenuwweefsel. Lamines regelen de afbraak van het celmembraan tijdens celdeling en de daaropvolgende reconstructie. De microtubuli zijn verantwoordelijk voor taken zoals het regelen van het transport van organellen en blaasjes in de cel en het organiseren van de chromosomen tijdens mitose. In cellen waarin microtubuli microvilli, cilia, flagella of flagella vormen, zorgen de MT's ook voor de beweeglijkheid van de hele cel of nemen ze de verwijdering van slijm of vreemde lichamen over. B. in de luchtpijp en de uitwendige gehoorgang.

Uw medicatie vindt u hier

Ziekten

Stoornissen in het metabolisme van het cytoskelet kunnen het gevolg zijn van genetische defecten of van extern toegevoerde toxines. Een van de meest voorkomende erfelijke ziekten die gepaard gaan met een verstoring van de synthese van een membraaneiwit voor spieren, is spierdystrofie van Duchenne.

Een genetisch defect verhindert de vorming van dystrofine, een structureel eiwit dat nodig is in de spiervezels van de dwarsgestreepte skeletspieren. De ziekte treedt op in de vroege kinderjaren met een progressief verloop. Gemuteerde keratines kunnen ook ernstige effecten hebben. Ichthyosis, de zogenaamde huidschilfersziekte, leidt tot hyperkeratose, een onbalans tussen de productie en afschilfering van de huidschilfers, als gevolg van een of meer genetische defecten op chromosoom 12. Ichthyosis is de meest voorkomende erfelijke aandoening van de huid en vereist intensieve therapie, die echter alleen de symptomen kan verlichten.

Andere genetische defecten die leiden tot een verstoring van het metabolisme van de neurofilamenten veroorzaken z. B. amyotrofische laterale sclerose (ALS). Sommige bekende mycotoxinen (schimmeltoxinen), zoals die van schimmels en vliegenzwammen, verstoren het metabolisme van actinefilamenten. Colchicine, het toxine van de herfstkrokus, en taxol, dat wordt gewonnen uit taxusbomen, worden specifiek gebruikt voor tumortherapie. Ze komen tussen in het metabolisme van de microtubuli.