 |
Еще раз необходимо подчеркнуть, что все формы кинезинов участвуют в транспорте к плюс концу микротрубочек (антероградный, прямой транспорт)
|
|
|
|
Табдица хх Некоторые молекулярные и функциональные характеристики кинезинов в нервной ткани (по N.Hirokava, 1997)
| Тип молекулы | Мол.вес | Вторичная структура | Направление транспорта и скорость | Специфичность экспрессии | Транспортируемый материал | |
| KIF-1А | мономер | + конец, 1,5 мкм/сек | нейроспецифичен | Предшественники синаптических пузырьков | ||
| KIF-1В | мономер | + конец, 0,66 мкм/сек | повсеместно | митохондрии | ||
| KIF 2 | гомодимер | + конец, 0,47 мкм/сек | Повсеместно, но в раннем развитии, во взрослых нейронах слабо | Пузырьки, отделяющиеся от предсшественников син. пузырьков | ||
| KIF3A | Гетеродимер с KIF3B | +конец, 0,3 мкм/сек | Обычен в нейронах, но экспремсируется повсеместно | Пузырьки (90-180нм), от предшественников | ||
| KIF3B | Гетеродимер с KIF3A | +конец, 0,3 мкм/сек | Обычен в нейронах, но экспремсируется повсеместно | Пузырьки (90-180нм), от предшественников синаптических пузырьков | ||
| KIF4 | Гомодимер, амино концевой моторный домен | + конец, 0,2 мкм/сек | Повсеместно, но в раннем развитии, во взрослых нейронах слабо | Пузырьки | ||
| KIF5 | ||||||
| KIF 1C2 | Гомодимер, карбоксил концевой моторный домен | - конец,? | Нейроспецифичен | Мультивезикулярные тела, дендритный транспорт | ||
Группа Денеины.
Эти транспортные белки участвуют в транспорте по микротрубочкам к ее минус-концу (ретроградный, обратный транспорт). Присутствуют во многих транспортных процессах и движениях клеток, начиная от митоза и заканчивая миграцией нейробластов в развивающемся мозге.
Имеет довольно сложную структуру, представленную множеством субъединиц (цепей). Эти субъединицы взаимодействуют с различными ассоциированными с денеином белками, которые, в свою очередь, могут определять избирательный характер, выполняемых денеином функций в клетке. Так, белок лиссэнцефалин -1 (Lis-1) будучи ассоциированным с денеином, определяет его роль в митозе и движении ядра в клетках развивающегося мозга, но не в транспорте органоидов. Мутации или отсутствие этого белка в период раннего развития организма (пренатальный период) вызывает серьезные нарушения в формировании ЦНС и особенно коры полушарий, приводя в конечном итоге к– лиссэнцефалии (наследственное заболеванию внешне выражающееся в недоразвитии или полном отсутствии в больших полушариях извилин и борозд).
|
|
|
5 Группа. Миозины (myosin-Vs). Этот транспортный белок был впервые идентифицирован биохимически в мозге позвоночных как «миозиноподобный калмодулин связывающий белок». От мышечного миозина он отличается большой длинной шарнирной части молекулы, которая имеет дополнительную легкую цепь и присоединенных к ней пять молекул калмодулина – Са+2 связывающего белка.
Миозин V широко задействован у позвоночных и беспозвоночных животных в транспортных процессах в нервных клетках. В основном он участвует в обратном транспорте мембранных пузырьков, мультивезикулярных тел, отработанных органоидов и их компонентов, а также нейротрофических и нейроростовых субстанций и наконец вирусов.
Кинезины обеспечивают транспорт в обоих направлениях (прямой и обратный), но во всех случаях этот транспорт идет к «+» – концу микротрубочки. Денеины участвуют в транспорте по микротрубочкам к ее «-» - концу. Миозины – это транспортные белки, которые, в основном, участвуют в обратном транспорте мембранных пузырьков, мультивезикулярных тел, отработанных органоидов и их компонентов, а также нейротрофических и нейроростовых субстанций и вирусов. Кроме того, миозины принимают участие и в прямом транспорте компонентов цитоскелета по отросткам и телу нейрона (например, с его помощью перемещаются короткие мобильные микротрубочки). Важную роль миозины играют в росте отростков и их ретракции в процессе развития нейронов и миграции клеток.
|
|
|
Механизмы аксонного и дендритного транспорта.
Прямой аксональный транспорт осуществляют моторные молекулы, связанные с системой цитоскелета и плазматической мембраной. Моторная часть молекул кинезина или денеина связывается с микротрубочкой, а хвостовая ее часть – с транспортируемым материалом, с аксональной мембраной или с соседними элементами цитоскелета. В обеспечении транспорта по отросткам принимают участие и ряд вспомогательных белков (адапторов), ассоциированных с кинезином или денеином. (Рис. 4). Все процессы идут со значительной затратой энергии.
Обратный (ретроградный) транспорт.
В аксонах основным механизмом обратного транспорта является система денеиновых и миозиновых моторных белков. Морфологическим субстратом этого транспорта являются: в аксоне – мультивезикулярные тела и сигнальные эндосомы, в дендритах – мультивезикулярные и мультиламеллярные тела.
В дендритах обратный транспорт осуществляется молекулярными комплексами не только денеина, но и кинезина. Это связано с тем, что (как указывалось ранее) в проксимальных участках дендритов микротрубочки ориентированы во взаимопротивоположном направлении, а транспортировку молекул и органоидов к «+» – концу микротрубочек осуществляют только кинезиновые комплексы. Как и в случае прямого транспорта, разные компоненты и вещества транспортируются ретроградно в разных нейронах с разной скоростью, и, по – видимому, разными способами.
Большую роль в транспортных процессах в нейроне играет гладкий эндоплазматический ретикулум. Показано, что по всей длине отростков нейрона распространяется непрерывная разветвленная сеть цистерн гладкого ретикулума. Концевые ветвления этой сети проникают в пресинаптические участки синапсов, где от них отшнуровываются синаптические пузырьки. Именно по его цистернам быстро транспортируются многие медиаторы и нейромодуляторы, нейросекреты, ферменты их синтеза и распада, ионы кальция и другие компоненты аксотока. Молекулярные механизмы этой разновидности транспорта пока не ясны.
|
|
|
Дендритный транспорт
Долгое время экспериментально подтвердить наличие транспорта в дендритах не удавалось из-за значительного объема синтеза белков собственно в дендритах. Только с появлением методики внутриклеточной инъекции меченых предшественников синтеза белка и других компонентов цитоплазмы, удалось показать, что в дендритах, также как и в аксонах, имеется транспорт. Скорость прямого и обратного транспорта, в дендритах сопоставима со скоростью прямого быстрого аксонального транспорта (см. табл. 1).
По дендритам транспортируются вещества, которые либо не транспортируются по аксонам, либо транспортируются в очень ограниченном количестве (например: ферменты распада медиаторов, компоненты постсинаптических утолщений, ганглиозиды (специфические гликолипиды нейрональных мембран), нейрогормоны и нейротрофические факторы).
Наличие одновременно прямого и обратного транспорта в отростках нейронов создает проблему их взаимодействия друг с другом. Направление транспортных потоков в нейроне зависит, как полагают, от баланса между прямым и обратным транспортом и этот баланс может быть самым различным.
Состояние цитоскелета нейрона и моторных комплексов сильно сказывается на общей морфологии его отростков. Показано, что в зависимости от того, какие компоненты цитоскелета или моторные молекулы активированы или не работают, форма, длина и толщина отростков сильно изменяется. (Рис. 5).
Как и в случае прямого транспорта, разные компоненты и вещества транспортируются ретроградно в разных нейронах с разной скоростью, и, по – видимому, разными способами (табл. 4).
Таблица. 4 Скорости ретроградного аксонного транспорта различных молекул в периферической нервной системе (по: Reynolds et al., 2000 с изменениями)
| Транспортируемое вещество | Скорость транспорта | Популяции нейронов, где обнаружен транспорт |
| NGF (нейроростовой фактор) | 2-5 мм/час 10-13 мм/час | Симпатические нейроны Чувствительные нейроны спинно-мозгового ганглия |
| Фермент допамин-β- гидрокислаза | 12 мм/час | Седалищный нерв |
| Вторичные посредники для фосфорилирования тирозинкиназ рецепторов | 28-57 мм/час (8-16 мкм/сек) | Седалищный нерв |
|
|
|
|
|
|
