Sợi trung gian là cấu trúc đặc trưng của tế bào nhân thực. Chúng có khả năng tự lắp ráp và kháng hóa chất. Cấu trúc và chức năng của các sợi trung gian được xác định bởi đặc điểm của các liên kết trong phân tử protein. Chúng không chỉ đóng vai trò tạo nên khung tế bào mà còn đảm bảo sự tương tác của các bào quan.
Mô tả chung
Filaments là cấu trúc protein dạng sợi, tham gia cấu tạo nên bộ xương tế bào. Theo đường kính, chúng được chia thành 3 lớp. Sợi trung gian (IF) có giá trị mặt cắt ngang trung bình là 7-11 nm. Chúng chiếm vị trí trung gian giữa vi sợi Ø5-8 nm và vi ống Ø25 nm, mà chúng có tên.
Có 2 loại cấu trúc này:
- Lamine. Chúng nằm trong cốt lõi. Tất cả các loài động vật đều có các sợi thành nhiều lớp.
- Tế bào chất. Chúng nằm trong tế bào chất. Có ở giun tròn, nhuyễn thể, động vật có xương sống. Trong trường hợp thứ hai, một số loại tế bào có thể vắng mặt (ví dụ: trong tế bào thần kinh đệm).
Vị trí
Sợi trung gian là một trong những yếu tố chính của bộ xương tế bào của sinh vật sống có tế bào chứa nhân (sinh vật nhân thực). Sinh vật nhân sơ cũng có các cấu trúc tương tự của các cấu trúc sợi này. Chúng không được tìm thấy trong tế bào thực vật.
Hầu hết các sợi nằm trong vùng ngoại nhân và các bó sợi, nằm dưới màng sinh chất và kéo dài từ trung tâm đến các cạnh của tế bào. Đặc biệt có rất nhiều trong số chúng ở những loài phải chịu áp lực cơ học - trong cơ, biểu mô và cả trong các tế bào của sợi thần kinh.
Các loại protein
Như các nghiên cứu cho thấy, các protein tạo nên các sợi trung gian được phân biệt tùy thuộc vào loại tế bào và giai đoạn biệt hóa của chúng. Tuy nhiên, chúng đều có liên quan.
Protein sợi trung gian được chia thành 4 loại:
- Keratins. Chúng tạo thành polyme từ hai loại phụ - có tính axit và trung tính. Trọng lượng phân tử của các hợp chất này nằm trong khoảng 40.000-70.000 amu. m. Tùy thuộc vào nguồn mô, số lượng các dạng keratins không đồng nhất khác nhau có thể lên tới vài chục. Chúng được chia thành 2 nhóm theo isoform - biểu mô (nhiều nhất) và sừng, tạo nên lông, sừng, móng và lông của động vật.
- Ở loại thứ hai, 3 loại protein được kết hợp với nhau, có trọng lượng phân tử gần như giống nhau (45.000-53.000 amu). Chúng bao gồm: vimentin (mô liên kết, tế bào vảy,lót bề mặt của máu và mạch bạch huyết; tế bào máu) desmin (mô cơ); peripherin (tế bào thần kinh ngoại vi và trung ương); protein axit sợi thần kinh đệm (protein não đặc hiệu cao).
- Protein sợi thần kinh được tìm thấy trong tế bào thần kinh, quá trình hình trụ mang xung động giữa các tế bào thần kinh.
- Protein của lớp nhân tạo nền cho màng nhân. Họ là tiền thân của tất cả các PF khác.
Sợi trung gian có thể bao gồm một số loại chất trên.
Thuộc tính
Các đặc điểm của PF được xác định bởi các đặc điểm sau:
- số lượng lớn các phân tử polypeptit trong mặt cắt ngang;
- tương tác kỵ nước mạnh đóng vai trò quan trọng trong việc lắp ráp các đại phân tử ở dạng siêu xoắn;
- hình thành các tetrame có tương tác tĩnh điện cao.
Kết quả là, các sợi trung gian có được các đặc tính của một sợi dây xoắn chắc chắn - chúng uốn cong tốt, nhưng không bị đứt. Khi được xử lý bằng thuốc thử và chất điện ly mạnh, những cấu trúc này là cấu trúc cuối cùng đi vào dung dịch, tức là chúng được đặc trưng bởi tính ổn định hóa học cao. Vì vậy, sau khi biến tính hoàn toàn các phân tử protein trong urê, các sợi có thể lắp ráp độc lập. Protein từ bên ngoài được tích hợp nhanh chóng vào cấu trúc đã tồn tại của các hợp chất này.
Cấu trúc
Theo cấu trúc của chúng, các sợi trung gian không phân nhánhpolyme có khả năng tạo thành các hợp chất cao phân tử và khử trùng hợp. Sự bất ổn định về cấu trúc của chúng giúp các tế bào thay đổi hình dạng.
Mặc dù thực tế là các sợi có thành phần đa dạng tùy theo loại protein, chúng có cấu trúc giống nhau. Ở trung tâm của các phân tử có một chuỗi xoắn alpha, có hình dạng của một chuỗi xoắn thuận tay phải. Nó được hình thành bởi sự tiếp xúc giữa các cấu trúc kỵ nước. Cấu trúc của nó bao gồm 4 đoạn xoắn ốc được phân tách bằng các đoạn ngắn không xoắn ốc.
Ở phần cuối của chuỗi xoắn alpha là các miền có cấu trúc không xác định. Chúng đóng một vai trò quan trọng trong việc lắp ráp sợi và tương tác với các bào quan của tế bào. Kích thước và trình tự protein của chúng rất khác nhau giữa các loài IF khác nhau.
Protein xây dựng
Vật liệu xây dựng chính cho PF là dimer - các phân tử phức tạp bao gồm hai phân tử đơn giản. Thông thường chúng bao gồm 2 protein khác nhau được kết nối với nhau bằng cấu trúc hình que.
Dạng sợi tế bào chất bao gồm các dimer tạo thành các sợi chỉ dày 1 khối. Vì chúng song song nhưng ngược hướng nên không phân cực. Những phân tử điện tử này sau này có thể tạo thành những phân tử phức tạp hơn.
Chức năng
Các chức năng chính của các sợi trung gian như sau:
- đảm bảo độ bền cơ học của các tế bào và quá trình của chúng;
- thích ứng với các tác nhân gây căng thẳng;
- tham gia vàođịa chỉ liên lạc cung cấp kết nối mạnh mẽ của các tế bào (biểu mô và mô cơ);
- sự phân bố nội bào của protein và các bào quan (bản địa hóa bộ máy Golgi, lysosome, nội tiêu, nhân);
- tham gia vào quá trình vận chuyển lipid và tín hiệu giữa các tế bào.
PF cũng ảnh hưởng đến chức năng của ty thể. Như các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm trên chuột cho thấy, ở những cá thể thiếu gen desmin, sự sắp xếp nội bào của các bào quan này bị rối loạn và bản thân các tế bào được lập trình để có tuổi thọ ngắn hơn. Do đó, lượng oxy tiêu thụ ở mô được giảm xuống.
Mặt khác, sự hiện diện của các sợi trung gian góp phần làm giảm tính di động của ty thể. Nếu vimentin được đưa vào tế bào một cách giả tạo, thì mạng IF có thể được khôi phục.
Ý nghĩa Thuốc
Vi phạm trong quá trình tổng hợp, tích tụ và cấu trúc của PF dẫn đến sự xuất hiện của một số tình trạng bệnh lý:
- Hình thành các giọt hyalin trong tế bào chất của tế bào gan. Theo một cách khác, chúng được gọi là thể Mallory. Các cấu trúc này là các protein IF thuộc loại biểu mô. Chúng được hình thành khi tiếp xúc lâu với rượu (viêm gan do rượu cấp tính), cũng như vi phạm các quá trình trao đổi chất trong ung thư tế bào gan nguyên phát (ở bệnh nhân viêm gan siêu vi B và xơ gan), với sự ứ đọng của mật trong gan và túi mật. Rượu hyalin có đặc tính sinh miễn dịch, có tác dụng định trước sự phát triển của bệnh lý toàn thân.
- Khi gen đột biến,chịu trách nhiệm cho việc sản xuất keratins, một bệnh da di truyền xảy ra - epidermolysis bullosa. Trong trường hợp này, có sự vi phạm sự gắn kết của lớp ngoài da với màng đáy ngăn cách nó với mô liên kết. Kết quả là, xói mòn và bong bóng được hình thành. Da trở nên rất nhạy cảm với những tổn thương cơ học dù là nhỏ nhất.
- Hình thành các mảng già và đám rối sợi thần kinh trong tế bào não trong bệnh Alzheimer.
- Một số loại bệnh cơ tim liên quan đến sự tích tụ quá mức của PF.
Chúng tôi hy vọng rằng bài viết của chúng tôi đã trả lời tất cả các câu hỏi của bạn.
