Тубулин

ЦИТОСКЕЛЕТ

Цитоплазма эукариотических клеток пронизана трехмерной сетью из бел­ковых нитей, называемой цитоскелетом. В зависимости от диаметра нити раз­деляются на микрофиламенты (6 — 8 нм) и микротрубочки (около 25 нм). Все эти волокна представляют собой полимеры, состоящие из субъединиц особых глобулярных белков (рис. 1.16).

АКТИН

Микрофиламенты (актиновые нити) состоят из белка актина, наиболее распространенного в эукариотических клетках. Актин может существовать в виде мономера (G-актин, «глобулярный актин») или полимера (F-актин, «фиб­риллярный актин»). G-актин — асимметричный глобулярный белок (42 кДа), состоящий из двух доменов. По мере повышения ионной силы G-актин обра­тимо агрегирует, образуя линейный скрученный в спираль полимер F-актин. Молекула G-актина несет прочно связанную молекулу АТФ, которая при пе­реходе в F-актин медленно гидролизуется до АДФ, т. е. F-актин имеет свойства АТФазы.

При полимеризации G-актина в F-актин ориентация всех мономеров оди­накова, поэтому F-актин обладает полярностью. Волокна F-актина имеют два разноименно заряженных конца: (+) и (-), которые полимеризуются с раз­личной скоростью. В растительной клетке эти концы не стабилизированы спе­циальными белками (как, например, в мышечных клетках), и при критиче­ской концентрации F-актина (+)-конец будет удлиняться, а (-)-конец укорачи­ваться. В условиях эксперимента этот процесс может быть ингибирован токсина­ми грибов. Например, фаллоидин (яд бледной поганки) связывается с (-)-концом и ингибирует деполимеризацию, в то время как цитохалазин (токсин из плесневых грибов, обладающий свойством цитостатика) присоединяется к (+)-концу, блокируя полимеризацию.

В цитоплазме клеток имеется более 50 различных типов актинассоциированных белков, которые специфически взаимодействуют с G- и F-актином. Эти белки выполняют различные функции: регулируют объем G-актинового пула (профилин), оказывают влияние на скорость полимеризации G-актина (виллин), стабилизируют концы нитей F-актина (фрагин, β -актинин), сши­вают филаменты друг с другом или с другими компонентами (как, например,

Рис. 1.16. Схема строения элементов цитоскелета:

А — строение мономерного (G) и полимерного (F) актина; принцип движения актина; Б — строение микротрубочек тубулина; принцип их сборки и разборки

Рис. 1.17. Актин-ассоциированные белки:

а — разъединяющие; б — «блокировочные»; в — «скрещивающие»; г — связующие;

д — «моторные»

виллин, α -актинин, спектрин) или разрушают спираль F-актина (гель-золин). Активность актин-ассоциированных белков регулируется ионами Са ⁺ и протеинкиназами (рис. 1.17).

ТУБУЛИН

Микротрубочки построены из глобулярного белка тубулина, представля­ющего собой димер α - и β -субъединиц (53 и 55 кДа). Гетеродимеры α и β образу­ют линейные цепочки, называемые протофиламентами; 13 протофиламентов образуют циклический комплекс, затем кольца полимеризуются в длинную трубку. Как и микрофиламенты, микротрубочки представляют собой динами­ческие полярные структуры с (+)- и (-)-концами. Конец (-) стабилизирован за счет связывания с центросомой (центр организации микротрубочек), в то вре­мя как для (+)-конца характерна динамическая нестабильность. Он может либо медленно расти, либо быстро укорачиваться. Тубулиновые мономеры связыва­ют ГТФ, который медленно гидролизуется в ГДФ. С микротрубочками ассоци­ируют два вида белков: структурные белки MAP и белки-транслокаторы.