[albert52]

Продолжим.

Стрессовые волокна представляют собой собранные пучки из 10-30 актиновых филаментов, сшитых α-актинином биполярным образом и связанных фокальными адгезиями; очаговые адгезии представляют собой участки связывания, которые соединяют клетку с субстратом. Сократительные стрессовые волокна являются одним из основных факторов сократительной способности клеток многих животных клеток. В неподвижных клетках стрессовые волокна обычно толстые и относительно стабильные, в то время как подвижные клетки обычно содержат меньше менее выраженных волокон с более высокой динамикой. Актин и миозин являются двумя основными составляющими сократительных стрессовых волокон, в то время как несократительные не содержат миозин.
Стрессовые волокна могут содержать дополнительные сшивающие агенты, такие как фасцин, филамин и паладин; другие молекулы, например, кальпонин, тропомиозин, семейство кальдесмонов и др., обнаружены в стрессовых волокнах, и предполагается, что все они являются частью регуляции цитоскелета и/или стрессовых волокон.

Вообще говоря, образование стрессовых волокон напрямую связано с активацией формина mDia1 и малой Rho GTPase RhoA, активирующей ROCK. Формин способствует длительной полимеризации актина параллельных филаментов, важных для стрессовых волокон, и, кроме того, ROCK активирует миозин, способствуя образованию стрессовых волокон. Тем не менее, как ROCK, так и форминовые механизмы необходимы для образования сократительных стрессовых волокон.
Rho GTPases Cdc42 и Rac1, действуют более опосредованно через индукцию ламеллоподиального роста через Arp2/3 (Rac1) и образование филоподий через формин mDia2 (Cdc42), которые могут функционировать как зародыш как для поперечных, так и для вентральных стрессовых волокон. Последние ориентированы параллельно направлению движения клетки и соединяют места спаек клетки, а поперечные стрессовые волокна могут вносить вклад в общую сократимость благодаря их соединению с дорсальными стрессовыми волокнами. Есть еще дорсальные стрессовые волокна, обычно несократимые, которые генерируются посредством полимеризации актина при появлении фокальных спаек и стабилизируются во время фаз ретракции ламеллиподия посредством сцепления с возникающими поперечными стрессовыми волокнами.

Третьим типом сократительных стрессовых волокон является так называемая перинуклеарная шапочка, состоящая из стрессовых волокон, расположенных над ядром и регулирующих форму ядра. Кроме того, предполагается, что они служат механической связью между ядром и остальной частью клетки. Общим для всех этих типов сократительных стрессовых волокон является то, что они сильно зависят от присутствия и активности миозина и, таким образом, от напряжения. Следовательно, ингибирование миозина приводит к разборке этих стрессовых волокон.

Выделяют еще актиновую кору, которая образует сократительную структуру актина на границе с плазматической мембраной; механические свойства коры определяют, как клетка деформируется в ответ на внешние силы. Более низкое напряжение коры связано с повышенной протрузивной активностью клетки, таким образом косвенно регулируя подвижность клеток. Кора представляет собой слой толщиной в несколько сотен нанометров, состоящий из смеси пучков филаментов; сеть коры в основном изотропна, ориентирована параллельно плазматической мембране, но некоторые филаменты также ориентированы перпендикулярно мембране. Эта кора содержит много малых ГТФ-аз и их мишеней (см. выше).
Интересно, что причиной так называемых пузырей могут быть локальные падения напряжения коры или адгезии коры к мембране, а также локальные разрывы коры - особое, изначально свободное от актина выпячивание мембраны. Максимальный размер пузыря определяется начальной скоростью роста и временем повторной полимеризации коры, оба зависят от натяжения коры. После полного созревания кора реконструируется, и если пузырь не стабилизируется за счет спаек, он втягивается восстановленной корой посредством миозин-индуцированного сокращения. В некоторых подвижных клетках пузыри стабилизируются и используются как альтернативный или дополнительный способ миграции.

Для полноты следует упомянуть, что актин присутствует не только в цитоплазме эукариотических клеток, но и в ядре. Как и в цитоплазме, ядерный актин существует в мономерной и полимерной форме. Показано, что ядерный G-актин связывается со всеми тремя РНК-полимеразами, участвуя в инициации транскрипции и элонгации. На выходе из митоза хроматин реорганизуется в зависимости от временного образования полимерного актина, по-видимому, кофилин-зависимым образом.

Микротрубочки состоят из гетеродимеров α- и β-тубулина, образующих полые филаменты, обычно состоящие из 13 протофиламентов; они демонстрируют поведение, называемое динамической нестабильностью, характеризующееся внезапным переключением с роста на остановку роста и/или быструю деполимеризацию (называемую катастрофой), за которой следует новый цикл роста.
Белки, взаимодействующие с микротрубочками, представляют собой либо белки, связывающие (+)-концы микротрубочек (+TIP), либо структурные белки, ассоциированные с микротрубочками (MAP), взаимодействующие с микротрубочками по их длине. Эти классы белков могут оказывать стабилизирующее или дестабилизирующее действие, изменяя динамику полимеризации или разрывая микротрубочки. Важными белками, принадлежащими к семейству +TIPs, являются CLASPs (белок, ассоциированный с цитоплазматическим линкером) и APC, которые подавляют катастрофические события микротрубочек и способствуют восстановлению после катастрофы.

Другими важными семействами +TIPs являются спектроплакины, связывающие как микротрубочки, так и актин, и EBs (концевые связывающие белки). Предполагается, что EBs являются основным регулятором рекрутирования +TIP (например, CLASP, APC, MACF1 (микротрубочковый-актиновый фактор перекрестного связывания) и комплексной сборки, обычно способствуя персистентному росту микротрубочек. Помимо этих молекул, которые в основном (де-)стабилизируют микротрубочки, существует группа белков, которые разрывают микротрубочки, такие как спастин или катанин или влияют на деполимеризацию и полимеризацию, например, статмин (способствует деполимеризации) или XMPA215 (увеличивает скорость полимеризации).

Важным компонентом MAP являются моторные белки kinesin и dynein, оба служат переносчиками грузов, используя сеть микротрубочек. В целом кинезиновые моторные белки транспортируют груз к (+)-концу, в то время как динеин перемещается к (-)-концу микротрубочек, транспортируя различные типы грузов, включая мембранные компоненты, сигнальные молекулы, такие как малые GTPases Rac и Cdc42, а также промежуточные филаменты и их предшественники, мРНК, кодирующие β-актин, и субъединицы комплекса Arp2/3.
В нейронах кинезин-5 и кинезин-12 необходимы для роста аксонов из-за их способности к поперечному связыванию и сопутствующей концентрации на расширении массивов микротрубочек. Микротрубочки также играют ключевую роль во время разделения хромосом во время клеточного деления. Считается, что деполимеризация микротрубочек создает необходимые силы для разделения сестринских хроматид.

Белки, образующие промежуточные филаменты, представляют собой большой класс белков, кодируемых не менее чем 70 генами, организующими филаменты диаметром 10 нм. Для их зарождения и полимеризации кофакторы не нужны (эволюционно они наиболее древние). Промежуточные филаменты сгруппированы в 5 классов в соответствии с их структурой и гомологией последовательностей. Таким образом, первые четыре класса представляют собой цитоплазматические промежуточные филаменты, а тип V – ядерные филаменты, так называемые ламины (ламин А/С, В1, В2). Еще два промежуточных филамента, называемых филенсин и факинин, нельзя отнести к упомянутым пяти типам; они экспрессируются в эпителии хрусталика, образуя гетерополимеры.
Вблизи коры промежуточные филаменты взаимодействуют с очагами адгезии, десмосомами и полудесмосомами, поддерживая адгезию клеток и тканей. Наоборот, десмосомы и фокальные адгезии функционируют как центры образования de novo промежуточных филаментов. Благодаря закреплению на ядерной и плазматической мембранах промежуточные филаменты образуют каркас для митохондрий, аппарата Гольджи и других органелл и организуют их расположение. Из-за своей сетевой структуры и способности закреплять органеллы промежуточные филаменты часто рассматриваются как механические буферы.

Еще одним фактором, влияющим на организацию промежуточных филаментов, является семейство белков plakin, соединяющих микротрубочки и актин с промежуточными филаментами; некоторые промежуточные филаменты также могут ориентироваться вдоль актинового цитоскелета или микротрубочек. Промежуточные филаменты также связывают ядро ​​с цитоплазматическим цитоскелетом через комплекс LINC (linker of nucleoskeleton and Cytoskeleton), присутствующий на ядерной мембране, связывающийся с плектином и тем самым с промежуточными филаментами. Следовательно, нарушение функции LINC приводит к нарушению передачи силы из-за ослабления связи ядра и цитоскелета.

Другими типами промежуточных филаментов являются ядерные ламины. В то время как ядерные ламины вблизи ядерной периферии образуют сеть филаментов, присутствие кажущихся менее плотными структур ламинов в нуклеоплазме согласуется с наблюдением их более высокой подвижности. Интересно, что нокдаун ламина А ингибирует экспрессию генов, связанных с цитоскелетом актомиозина, как показано в мезенхимальных стволовых клетках.