Ara filament - Intermediate filament

Ara filament kuyruk alanı
Lamin a/c küresel alanın yapısı
tanımlayıcılar
Sembol	IF_kuyruk
Pfam	PF00932
InterPro	IPR001322
PROZİT	PDOC00198
SCOP2	1ivt / KAPSAM / SUPFAM
Mevcut protein yapıları: Pfam   yapılar / ECOD   PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj PDB toplamı yapı özeti

Ara filament çubuk alanı
İnsan vimentin bobini 2b parçası (cys2)
tanımlayıcılar
Sembol	filament
Pfam	PF00038
InterPro	IPR016044
PROZİT	PDOC00198
SCOP2	1gk7 / KAPSAM / SUPFAM
Mevcut protein yapıları: Pfam   yapılar / ECOD   PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj PDB toplamı yapı özeti

Ara filament başı (DNA bağlama) bölgesi
tanımlayıcılar
Sembol	filament kafa
Pfam	PF04732
InterPro	IPR006821
SCOP2	1gk7 / KAPSAM / SUPFAM
Mevcut protein yapıları: Pfam   yapılar / ECOD   PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj PDB toplamı yapı özeti

Periferin nöronal ara filament proteini
tanımlayıcılar
Sembol	PRPH
Alt. semboller	NEF4
NCBI geni	5630
HGNC	9461
OMIM	170710
Referans Sırası	NM_006262.3
UniProt	P41219
Diğer veri
yer	Chr. 12 q13.12
Aramak Yapılar İsviçre modeli Etki Alanları InterPro

Nestin nöronal kök hücre ara filament proteini
tanımlayıcılar
Sembol	NES
NCBI geni	10763
HGNC	7756
OMIM	600915
Referans Sırası	NP_006608
UniProt	P48681
Diğer veri
yer	Chr. 1 q23.1
Aramak Yapılar İsviçre modeli Etki Alanları InterPro

Ara filamentler ( IF'ler ), omurgalıların ve birçok omurgasızın hücrelerinde bulunan hücre iskeleti yapısal bileşenleridir . EĞER proteininin benzerleri bir not edilmiştir omurgasız , kafatassızlar Branchiostoma .

Ara filamentler, ortak yapısal ve dizi özelliklerini paylaşan ilgili protein ailesinden oluşur . Ortalama çapı (10 çünkü başlangıçta 'orta' belirlenen  mil ) daha dar olan bu arasındadır mikrofilamanlardan (aktin) ve daha geniş miyozin kas hücrelerinde bulunan ipliklerin ara liflerin çapı artık yaygın olarak karşılaştırılır aktin mikrofilamanlardan (7 nm) ve mikrotübüllerin ( 25nm). Hayvan ara filamentleri, amino asit dizilimi ve protein yapısındaki benzerliklere göre altı tipe ayrılır . Çoğu tip sitoplazmiktir , ancak bir tip, Tip V bir nükleer lamindir . Mikrotübüllerin aksine, hücrelerdeki IF dağılımı, mitokondri veya endoplazmik retikulumun dağılımı ile iyi bir korelasyon göstermez .

Yapı

Ara filamentleri (IF) oluşturan proteinlerin yapısı ilk olarak klonlanmış cDNA'lardan türetilen bir insan epidermal keratininin amino asit dizisinin bilgisayarlı analizi ile tahmin edildi . İkinci bir keratin dizisinin analizi, iki tip keratinin sadece yaklaşık %30 amino asit dizisi homolojisini paylaştığını ancak benzer ikincil yapı alanlarının modellerini paylaştığını ortaya çıkardı. İlk model tarafından önerildiği gibi, tüm IF proteinleri , üç bağlayıcı bölge ile ayrılmış dört alfa sarmal segmentten (1A, 1B, 2A ve 2B olarak adlandırılır) oluşan merkezi bir alfa sarmal çubuk alanına sahip gibi görünmektedir .

Bir ara filamentin merkezi yapı taşı, sarmal-bobin yapısı olarak adlandırılan bir çift iç içe geçmiş proteindir . Bu isim, her proteinin yapısının sarmal olduğunu ve iç içe geçen çiftin de sarmal bir yapı olduğunu yansıtmaktadır. Bir çift keratinin yapısal analizi, sarmal-bobini oluşturan iki proteinin hidrofobik olarak bağlandığını gösterir . Merkezi alandaki yüklü kalıntılar, çiftin merkezi alandaki bağlanmasında önemli bir role sahip değildir.

Sitoplazmik IF'ler, polar olmayan birim uzunluklu filamentler (ULF'ler) halinde toplanır. Özdeş ULF'ler yanal olarak kademeli, antiparalel , çözülebilir tetramerlerle birleşir, bu da baştan kuyruğa yanal olarak protofibriller halinde birleşen protofilamentlerle birleşir ve dördü bir ara filamana sarılır. Montaj işleminin bir kısmı, ULF'nin sıkıldığı ve daha küçük bir çap aldığı bir sıkıştırma adımını içerir. Bu sıkıştırmanın nedenleri iyi anlaşılmamıştır ve IF'nin rutin olarak 6 ila 12 nm arasında değişen çaplara sahip olduğu gözlemlenir.

N-ucu ve C-ucu proteinleri alfa-helikal bölge ve IF ailelerdeki uzunlukları ve dizilerin geniş bir varyasyonu göstermektedir IF. N-terminal "kafa alanı" DNA'yı bağlar . Vimentin kafaları nükleer mimariyi ve kromatin dağılımını değiştirebilir ve kafaların HIV-1 proteaz tarafından serbest bırakılması, HIV-1 ile ilişkili sitopatogenez ve karsinogenezde önemli bir rol oynayabilir . Baş bölgesinin fosforilasyonu filament stabilitesini etkileyebilir. Başın, aynı proteinin çubuk alanı ile etkileşime girdiği gösterilmiştir .

C-terminal "kuyruk alanı", farklı IF proteinleri arasında aşırı uzunluk varyasyonu gösterir .

Tetramerlerin anti-paralel yönelimi, artı ucu ve eksi ucu olan mikrotübüller ve mikrofilamentlerin aksine, IF'lerin polariteden yoksun olduğu ve hücre hareketliliği ve hücre içi taşıma için temel olarak hizmet edemeyecekleri anlamına gelir.

Ayrıca, aktin veya tübülinden farklı olarak , ara filamentler , bir nükleozid trifosfat için bir bağlanma bölgesi içermez .

Sitoplazmik IF'ler, mikrotübüller ve aktin lifleri gibi koşu bandına uğramazlar, ancak dinamiktirler.

biyomekanik özellikler

IF'ler, başlangıçtaki uzunluklarının birkaç katı gerilebilen oldukça deforme olabilen proteinlerdir. Bu büyük deformasyonu kolaylaştırmanın anahtarı, farklı gerilme seviyelerinde deformasyon mekanizmalarının kademeli aktivasyonunu kolaylaştıran hiyerarşik yapılarından kaynaklanmaktadır. Başlangıçta birim uzunluktaki filamentlerin eşleşmiş alfa sarmalları gerildiklerinde çözülürler, daha sonra gerilim arttıkça beta tabakalarına geçerler ve son olarak artan gerilmede beta tabakaları arasındaki hidrojen bağları kayar ve ULF monomerleri her biri boyunca kayar. başka.

Türler

Çeşitli ara filament proteinlerini kodlayan yaklaşık 70 farklı insan geni vardır. Bununla birlikte, farklı IF türleri temel özellikleri paylaşır: Genel olarak, bunların tümü, tam olarak monte edildiklerinde çapları 9-11 nm arasında değişen polimerlerdir.

Hayvan IF'leri, amino asit dizisi ve protein yapısındaki benzerliklere dayalı olarak altı türe ayrılır :

Tip I ve II – asidik ve bazik keratinler

Bu proteinler, IF'ler arasında en çeşitli olanlardır ve tip I (asidik) ve tip II (temel) IF proteinlerini oluştururlar. Birçok izoform iki gruba ayrılır:

• epitel keratinler içinde (yaklaşık 20) epitel hücreleri (sağdaki resim)
• saç , tırnak , boynuz ve sürüngen pullarını oluşturan trikositik keratinler (yaklaşık 13) ( saç keratinleri ) .

Gruptan bağımsız olarak, keratinler ya asidik ya da baziktir. Asidik ve bazik keratinler, asidik-bazik heterodimerler oluşturmak için birbirine bağlanır ve bu heterodimerler daha sonra bir keratin filamenti yapmak için birleşir.

Sitokeratin filamentleri, ~50 nm yarıçaplı kalın bir demet oluşturmak için yanal olarak birbirleriyle birleşir. Bu tür demetlerin optimal yarıçapı, uzun menzilli elektrostatik itme ve kısa menzilli hidrofobik çekim arasındaki etkileşim tarafından belirlenir. Daha sonra, bu demetler, epitel hücrelerinin sitoplazmasını kapsayan dinamik bir ağ oluşturmak için kavşaklar yoluyla kesişecektir.

Tip III

Homo- veya heteropolimerik proteinler oluşturabilen tip III IF proteinleri olarak sınıflandırılan dört protein vardır .

• Desmin IF'ler,kas hücrelerindeki sarkomerlerin yapısal bileşenleridirve dezmozomlar gibi farklı hücre organellerini hücre iskeletine bağlar.
• GFAP (glial fibril asidik protein) astrositlerde ve diğer glialarda bulunur .
• Periferik nöronlarda bulunan periferin.
• Tüm IF proteinleri arasında en yaygın şekilde dağılan Vimentin , fibroblastlarda , lökositlerde ve kan damarı endotel hücrelerinde bulunabilir . Hücre zarlarını desteklerler, bazı organelleri sitoplazmada sabit bir yerdetutarlarve zar reseptör sinyallerini çekirdeğe iletirler.

Tip IV

• alfa interneksin
• Nörofilamentler -omurgalı nöronlarının aksonları boyunca yüksek konsantrasyonlarda bulunan tip IV ara filament ailesi.
• sinemin
• senkoilin

Tip V – nükleer tabakalar

• Laminler

Laminler, hücre çekirdeğinde yapısal işlevi olan lifli proteinlerdir.

Metazoan hücrelerinde uzunlukları ve pI'leri farklı olan A ve B tipi laminler vardır. İnsan hücrelerinin üç farklı şekilde düzenlenmiş genleri vardır. B tipi laminler her hücrede bulunur. B tipi laminler, lamin B1 ve B2 , sırasıyla 5q23 ve 19q13'te LMNB1 ve LMNB2 genlerinden eksprese edilir. A tipi laminler sadece gastrulasyonu takiben ifade edilir . Lamin A ve C, en yaygın A tipi laminlerdir ve 1q21'de bulunan LMNA geninin ek varyantlarıdır.

Bu proteinler, çekirdek bölümünde, iç yüzeyine nükleer lamina proteinli bir yapı tabakası onun altından geçen ilintileme iki bölgesinde lokalize çekirdek zarfına ve nükleolazma içinde nükleoplazmik perdenin .

Laminlerin omurgalı hücre iskeleti IF'leriyle karşılaştırılması, laminlerin bobin 1b içinde fazladan 42 kalıntıya (altı heptad) sahip olduğunu gösterir. c-terminal kuyruk alanı bir nükleer lokalizasyon sinyali (NLS), bir Ig-kat-benzeri alan ve çoğu durumda izoprenillenmiş ve karboksimetillenmiş bir karboksi-terminal CaaX kutusu içerir (lamin C'de bir CAAX kutusu yoktur). Lamin A, son 15 amino asidi ve onun farnesillenmiş sisteinini çıkarmak için daha fazla işlenir.

Mitoz sırasında laminler, laminanın ve nükleer zarfın parçalanmasını sağlayan MPF ​​tarafından fosforile edilir.

Tip VI

• Boncuklu filamentler: Filensin , Phakinin .
• Nestin (bir zamanlar yeniden sınıflandırma için önerildi, ancak farklılıklar nedeniyle, tip VI IF proteini olarak kalır)

Sadece omurgalılar. Tip I-IV ile ilgili. Henüz bir türe atanmamış yeni keşfedilen diğer IF proteinlerini içermek için kullanılır.

İşlev

Hücre adezyonu

En plazma membranı , bir keratin veya desmin etkileşim dezmozom (hücre-hücre yapışması) ve hemidesmosomes adaptör protein ile (hücre-matris yapışma).

ilişkili proteinler

Filagrin , epidermal hücrelerde keratin liflerine bağlanır. Plektin, vimentini diğer vimentin liflerine, ayrıca mikrofilamentlere, mikrotübüllere ve miyozin II'ye bağlar . Kinesin araştırılmakta ve vimentini motor proteinler aracılığıyla tübüline bağlaması önerilmektedir.

Epitel hücrelerinde keratin filamentleri bağlantı veren dezmozomların yoluyla (dezmozomlar sitoskeleton buluşmanızı bağlamak) plakoglobin , desmoplakın , desmogleinler ve desmocollins ; desmin filamentleri kalp kası hücrelerinde benzer şekilde bağlanır.

IF genlerindeki mutasyonlardan kaynaklanan hastalıklar

• Dilate kardiyomiyopati (DCM), DES genindeki mutasyonlar
• Aritmojenik kardiyomiyopati (ACM), DES genindeki mutasyonlar
• Kısıtlayıcı kardiyomiyopati (RCM), DES genindeki mutasyonlar
• Sıkıştırma olmayan kardiyomiyopati, DES genlerindeki mutasyonlar
• İskelet miyopatisi ile kombinasyon halinde kardiyomiyopati ( DES )
• Epidermolizis bülloza simpleks ; keratin 5 veya keratin 14 mutasyonu
• Laminopatiler , nükleer laminlerdeki mutasyonların neden olduğu bir hastalık ailesidir ve diğerleri arasında Hutchinson Gilford progeria sendromunu ve çeşitli lipodistrofileri ve kardiyomiyopatileri içerir.

diğer organizmalarda

IF proteinleri, bir nükleer lamin şeklinde hayvanlar arasında evrenseldir. Hydra, lamin'den türetilen ek bir "nematosilin"e sahiptir. İnsanlarda bulunan sitoplazmik IF'ler (tip I-IV) Bilateria'da yaygındır ; aynı zamanda "tip V" nükleer lamin içeren bir gen kopyalama olayından da ortaya çıktılar . Ek olarak, diğer birkaç farklı Ökaryot türü, proteinin erken bir kökenini düşündüren laminlere sahiptir.

Boyut veya şekle dayalı tanımın monofiletik bir grubu kapsamaması anlamında gerçekten bir "ara filament proteini"nin somut bir tanımı yoktu . Ağ oluşturan boncuklu laminler (tip VI) gibi olağandışı proteinlerin dahil edilmesiyle, mevcut sınıflandırma, ekson yapısının yanı sıra dizi benzerliği ile karakterize edilen nükleer lamin ve onun birçok torununu içeren bir diziye doğru ilerliyor. Bu dalının dışında Fonksiyonel-benzeri proteinler gibi crescentins , alveolins, tetrins ve epiplasmins, sadece "EĞER benzeri" dolayısıyla bulunmaktadır. Muhtemelen yakınsak evrim yoluyla ortaya çıktılar .

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar

• ABD Ulusal Tıp Kütüphanesi Tıbbi Konu Başlıklarında (MeSH) Orta Düzey+Filament+Proteinler