VIMENTIN: CHARAKTERYSTYKA, STRUKTURA, FUNKCJE I ZASTOSOWANIA - BIOLOGIA - 2025

Wimentyny jest włóknistym białkiem 57 kDa, które są częścią wewnątrzkomórkowego cytoszkieletu. Jest częścią tak zwanych włókien pośrednich i jest pierwszym z tych elementów, który tworzy się w dowolnym typie komórki eukariotycznej. Występuje głównie w komórkach embrionalnych i pozostaje w niektórych komórkach dorosłych, takich jak komórki śródbłonka i komórki krwi.

Naukowcy przez wiele lat uważali, że cytozol był rodzajem żelu, w którym unosiły się organelle komórkowe i były rozcieńczane białka. Jednak teraz rozpoznają, że rzeczywistość jest bardziej złożona i że białka tworzą złożoną sieć włókien i mikrotubul, które nazwali cytoszkieletem.

Białko włókna pośredniego, obszar cewki nawiniętej, cewka wimentyny. Zaczerpnięte i zredagowane przez: Jawahar Swaminathan i personel MSD w Europejskim Instytucie Bioinformatyki.

cechy

Wimentyna jest włóknistym białkiem z włókien pośrednich o masie 57 kDa i zawiera 466 aminokwasów. Występuje często jako część cytoszkieletu komórek mezenchymalnych, embrionalnych, śródbłonkowych i naczyniowych. Rzadko można znaleźć to białko w organizmach nieeukariotycznych, ale mimo to zostało wyizolowane w niektórych bakteriach.

Wimentyna jest przyłączona bocznie lub końcowo do retikulum endoplazmatycznego, mitochondriów i jądra.

W organizmach kręgowców wimentyna jest wysoce konserwatywnym białkiem i jest ściśle związana z odpowiedzią immunologiczną oraz kontrolą i transportem lipidów o małej gęstości.

Struktura

Wimentyna to prosta cząsteczka, która, podobnie jak wszystkie włókna pośrednie, ma centralną domenę alfa-helikalną. Na końcach (ogon i głowa) ma domeny aminowe (głowa) i karboksylowe (ogon) bez helis lub niehelikalne.

Sekwencje alfa-helikalne przedstawiają wzór hydrofobowych aminokwasów, które służą lub przyczyniają się do tworzenia hydrofobowego uszczelnienia na helikalnej powierzchni.

Cytoszkielet

Jak sama nazwa wskazuje, jest to strukturalne wsparcie komórek eukariotycznych. Przechodzi od wewnętrznej powierzchni błony komórkowej do jądra. Oprócz pełnienia funkcji szkieletu, umożliwiającego komórkom uzyskanie i utrzymanie ich kształtu, spełnia inne ważne funkcje.

Wśród nich jest udział w ruchu komórki, a także w procesie jej podziału. Wspiera także organelle wewnątrzkomórkowe i umożliwia im aktywne poruszanie się w cytozolu oraz uczestniczy w niektórych połączeniach międzykomórkowych.

Ponadto niektórzy badacze argumentują, że enzymy, które uważa się za znajdujące się w roztworze cytozolu, są w rzeczywistości zakotwiczone w cytoszkielecie, a enzymy należące do tego samego szlaku metabolicznego muszą znajdować się blisko siebie.

Elementy strukturalne cytoszkieletu

Cytoszkielet ma trzy główne elementy strukturalne: mikrotubule, mikrofilamenty i włókna pośrednie. Te elementy występują tylko w komórkach eukariotycznych. Każdy z tych elementów ma charakterystyczny rozmiar, strukturę i rozmieszczenie wewnątrzkomórkowe, a także każdy ma inny skład.

Mikrotubule

Mikrotubule składają się z heterodimerów tubuliny. Mają kształt rurkowaty, stąd ich nazwa, o średnicy 25 nm i wydrążonym środku. Są największymi elementami cytoszkieletu. Jego długość waha się od mniej niż 200 nm do kilku mikrometrów.

Jego ściana składa się na ogół z 13 protofilamentów, rozmieszczonych wokół centralnego prześwitu (otworu). Istnieją dwie grupy mikrotubul: z jednej strony mikrotubule aksonemu, związane z ruchem rzęsek i wici. Z drugiej strony są mikrotubule cytoplazmatyczne.

Te ostatnie pełnią różne funkcje, w tym organizują i utrzymują kształt komórek zwierzęcych, a także aksonów komórek nerwowych. Są również zaangażowani w tworzenie wrzecion mitotycznych i mejotycznych podczas podziałów komórkowych oraz w orientację i ruch pęcherzyków i innych organelli.

Mikrofilamenty

Są to włókna zbudowane z aktyny, białka o 375 aminokwasach i masie cząsteczkowej około 42 kDa. Włókna te mają średnicę mniejszą niż jedna trzecia średnicy mikrotubul (7 nm), co czyni je najmniejszymi włóknami cytoszkieletu.

Są obecne w większości komórek eukariotycznych i pełnią różne funkcje; wśród nich uczestniczą w rozwoju i utrzymaniu formy komórkowej. Ponadto uczestniczą w czynnościach lokomotorycznych, zarówno w ruchu amebo, jak i skurczach mięśni, poprzez interakcję z miozyną.

Podczas cytokinezy (podział cytoplazmatyczny) odpowiadają za tworzenie rowków segmentacyjnych. Wreszcie biorą również udział w połączeniach komórka-komórka i komórka-macierz zewnątrzkomórkowa.

Cytoszkielet Sieć białek nitkowatych w cytoplazmie komórki. Zrobione i zredagowane przez: Alice Avelino.

Włókna pośrednie

Włókna pośrednie o przybliżonej średnicy 12 nm charakteryzują się największą stabilnością i są również najmniej rozpuszczalnymi z pierwiastków tworzących cytoszkielet. Występują tylko w organizmach wielokomórkowych.

Jej nazwa zawdzięcza się temu, że jej rozmiar mieści się pomiędzy mikrotubulami i mikrowłókienkami, jak również między filamentami aktyny i miozyny w mięśniach. Można je znaleźć pojedynczo lub w grupach tworzących wiązki.

Składają się z głównego białka i różnych białek pomocniczych. Te białka są specyficzne dla każdej tkanki. Włókna pośrednie występują tylko w organizmach wielokomórkowych iw przeciwieństwie do mikrotubul i mikrofilamentów mają bardzo różną sekwencję aminokwasów w różnych tkankach.

W zależności od rodzaju komórki i / lub tkanki, w której się znajdują, włókna pośrednie są podzielone na sześć klas.

Klasa I

Składa się z kwaśnych cytokeratyn, które zapewniają mechaniczną odporność tkanki nabłonkowej. Jego masa cząsteczkowa wynosi 40-56,5 kDa

Klasa II

Składa się z podstawowych cytokeratyn, które są nieco cięższe od poprzednich (53-67 kDa) i pomagają im nadać mechaniczną odporność tkance nabłonkowej.

Klasa III

Reprezentowane przez wimentynę, desminę i białko GFA, które występują głównie w komórkach mezenchymalnych (jak wspomniano wcześniej), odpowiednio w komórkach embrionalnych i mięśniowych. Pomagają nadać każdej z tych komórek charakterystyczny kształt.

Klasa IV

Są to białka neurofilamentów. Oprócz usztywnienia aksonów komórek nerwowych określają również ich wielkość.

Klasa V

Reprezentowane przez blaszki, które tworzą rusztowanie jądrowe (blaszki jądrowe). Są obecne we wszystkich typach komórek

Klasa VI

Utworzona przez nestynę, cząsteczkę 240 kDa znajdującą się w nerwowych komórkach macierzystych, której funkcja pozostaje nieznana.

Funkcja wimentyny

Wimentyna uczestniczy w wielu procesach fizjologicznych, ale przede wszystkim wyróżnia się sztywnością i odpornością na komórki, które ją zawierają, unikając uszkodzenia komórek. Zatrzymują organelle w cytozolu. Są również zaangażowani w przyłączanie, migrację i sygnalizację komórek.

Aplikacje

Lekarz

Badania medyczne wskazują, że wimentyna działa jako marker komórek pochodzących z mezenchymu podczas normalnego i postępującego rozwoju przerzutów nowotworowych.

Inne badania wskazują, że przeciwciała lub komórki odpornościowe zawierające gen VIM (gen kodujący wimentynę) mogą być stosowane jako markery w histopatologii i często do wykrywania guzów nabłonkowych i mezenchymalnych.

Farmacja i biotechnologia

Przemysł farmaceutyczny i biotechnologiczny szeroko wykorzystywał właściwości wimentyny i wykorzystywał ją do produkcji wielu różnych produktów, takich jak między innymi przeciwciała modyfikowane genetycznie, białka wimentyny, zestawy ELISA i uzupełniające produkty DNA.

Wzór immunofluorescencji przeciwciał przeciwko wimentynie. Wyprodukowany z użyciem surowicy pacjenta w komórkach HEp-20-10 z koniugatem FITC. Zrobione i zredagowane przez: Simon Caulton.

Bibliografia

1. Co to jest Vimentin? Odzyskany z: technologynetworks.com.
2. MT Cabeen i C. Jacobs-Wagner (2010). Cytoszkielet bakteryjny. Annual Review of Genetics.
3. Vimentin. Odzyskany z en.wikipedia.org.
4. WM Becker, LJ Kleinsmith & J. Hardin. (2006). Świat komórki. 6 ^th edition. Pearson Education Inc,
5. H. Herrmann i U. Aebi (2000). Włókna pośrednie i ich związki: Wszechstronne elementy strukturalne określające cytoarchitekturę i cytodynamikę. Aktualna opinia w dziedzinie biologii komórki
6. DE Ingber (1998). Architektura życia. Amerykański naukowiec.