Filamen antara adalah struktur karakteristik sel eukariotik. Mereka merakit sendiri dan tahan bahan kimia. Struktur dan fungsi filamen intermediet ditentukan oleh karakteristik ikatan dalam molekul protein. Mereka berfungsi tidak hanya untuk membentuk perancah sel, tetapi juga memastikan interaksi organel.
Deskripsi Umum
Filamen adalah struktur protein berfilamen yang mengambil bagian dalam konstruksi sitoskeleton. Menurut diameter mereka dibagi menjadi 3 kelas. Filamen intermediet (IF) memiliki nilai penampang rata-rata 7-11 nm. Mereka menempati posisi perantara antara mikrofilamen 5-8 nm dan mikrotubulus 25 nm, yang mereka dapatkan namanya.
Ada 2 jenis struktur ini:
- Lamine. Mereka berada di inti. Semua hewan memiliki filamen laminar.
- Sitoplasma. Mereka terletak di sitoplasma. Tersedia dalam nematoda, moluska, vertebrata. Dalam yang terakhir, beberapa jenis sel mungkin tidak ada (misalnya, dalam sel glial).
Lokasi
Filamen antara adalah salah satu elemen utama sitoskeleton organisme hidup yang selnya mengandung inti (eukariota). Prokariota juga memiliki analog dari struktur fibrilar ini. Mereka tidak ditemukan di sel tumbuhan.
Sebagian besar filamen terletak di zona perinuklear dan kumpulan fibril, yang terletak di bawah membran plasma dan memanjang dari pusat ke tepi sel. Ada banyak dari mereka terutama pada spesies yang mengalami tekanan mekanis - di otot, epitel, dan juga di sel-sel serabut saraf.
Tipe protein
Seperti yang ditunjukkan oleh penelitian, protein yang membentuk filamen perantara dibedakan tergantung pada jenis sel dan tahap diferensiasinya. Namun, mereka semua terkait.
Protein filamen menengah dibagi menjadi 4 jenis:
- Keratin. Mereka membentuk polimer dari dua subtipe - asam dan netral. Berat molekul senyawa ini berkisar antara 40.000-70.000 sma. m Tergantung pada sumber jaringan, jumlah berbagai bentuk keratin yang heterogen dapat mencapai beberapa puluh. Mereka dibagi menjadi 2 kelompok menurut isoform - epitel (paling banyak) dan tanduk, yang membentuk rambut, tanduk, kuku dan bulu hewan.
- Pada tipe kedua, 3 jenis protein digabungkan, memiliki berat molekul yang hampir sama (45.000-53.000 sma). Ini termasuk: vimentin (jaringan ikat, sel skuamosa,melapisi permukaan darah dan pembuluh limfatik; sel darah) desmin (jaringan otot); perifer (neuron perifer dan sentral); protein asam fibrilar glial (protein otak yang sangat spesifik).
- Protein neurofilamen ditemukan di neurit, proses silindris yang membawa impuls antar sel saraf.
- Protein lamina nukleus yang mendasari membran nukleus. Mereka adalah pelopor dari semua PF lainnya.
Filamen antara dapat terdiri dari beberapa jenis zat di atas.
Properti
Karakteristik PF ditentukan oleh fitur-fitur berikut:
- banyak molekul polipeptida dalam penampang;
- interaksi hidrofobik kuat yang berperan penting dalam perakitan makromolekul dalam bentuk superkoil terpuntir;
- pembentukan tetramer dengan interaksi elektrostatik tinggi.
Akibatnya, filamen perantara memperoleh sifat-sifat tali bengkok yang kuat - mereka menekuk dengan baik, tetapi tidak putus. Ketika diperlakukan dengan reagen dan elektrolit kuat, struktur ini adalah yang terakhir masuk ke larutan, yaitu, mereka dicirikan oleh stabilitas kimia yang tinggi. Jadi, setelah denaturasi lengkap molekul protein dalam urea, filamen dapat berkumpul secara mandiri. Protein yang dimasukkan dari luar dengan cepat diintegrasikan ke dalam struktur yang sudah ada dari senyawa ini.
Struktur
Dengan strukturnya, filamen perantara tidak bercabangpolimer yang mampu membentuk senyawa makromolekul dan depolimerisasi. Ketidakstabilan strukturalnya membantu sel mengubah bentuknya.
Meskipun fakta bahwa filamen memiliki komposisi yang beragam sesuai dengan jenis protein, mereka memiliki rencana struktural yang sama. Di tengah molekul ada heliks alfa, yang berbentuk heliks tangan kanan. Ini dibentuk oleh kontak antara struktur hidrofobik. Strukturnya terdiri dari 4 segmen spiral yang dipisahkan oleh bagian non-spiral pendek.
Di ujung heliks alfa terdapat domain dengan struktur tak tentu. Mereka memainkan peran penting dalam perakitan filamen dan interaksi dengan organel sel. Ukuran dan urutan proteinnya sangat bervariasi di antara spesies IF yang berbeda.
Membangun protein
Bahan bangunan utama untuk PF adalah dimer - molekul kompleks yang terdiri dari dua molekul sederhana. Biasanya mengandung 2 protein berbeda yang dihubungkan oleh struktur berbentuk batang.
Jenis filamen sitoplasma terdiri dari dimer yang membentuk benang setebal 1 blok. Karena mereka sejajar tetapi berlawanan arah, tidak ada polaritas. Molekul dimer ini nantinya dapat membentuk molekul yang lebih kompleks.
Fungsi
Fungsi utama filamen antara adalah sebagai berikut:
- memastikan kekuatan mekanik sel dan prosesnya;
- adaptasi terhadap stresor;
- partisipasi dalamkontak yang menyediakan koneksi sel yang kuat (epitel dan jaringan otot);
- distribusi protein dan organel intraseluler (lokalisasi aparatus Golgi, lisosom, endosom, inti);
- partisipasi dalam transpor lipid dan sinyal antar sel.
PF juga mempengaruhi fungsi mitokondria. Seperti yang ditunjukkan oleh percobaan laboratorium pada tikus, pada individu yang tidak memiliki gen desmin, pengaturan intraseluler organel ini terganggu, dan sel itu sendiri diprogram untuk umur yang lebih pendek. Akibatnya, konsumsi oksigen jaringan berkurang.
Di sisi lain, keberadaan filamen perantara berkontribusi pada penurunan mobilitas mitokondria. Jika vimentin secara artifisial dimasukkan ke dalam sel, maka jaringan IF dapat dipulihkan.
Kepentingan Obat
Pelanggaran dalam sintesis, akumulasi dan struktur PF menyebabkan munculnya beberapa kondisi patologis:
- Pembentukan tetes hialin dalam sitoplasma sel hati. Dengan cara lain, mereka disebut tubuh Mallory. Struktur ini adalah protein JIKA dari tipe epitel. Mereka terbentuk dengan paparan alkohol yang lama (hepatitis alkoholik akut), serta pelanggaran proses metabolisme pada kanker hati hepatoseluler primer (pada pasien dengan virus hepatitis B dan sirosis), dengan stagnasi empedu di hati dan kantong empedu. Hialin beralkohol memiliki sifat imunogenik, yang menentukan perkembangan patologi sistemik.
- Saat gen bermutasi,bertanggung jawab untuk produksi keratin, penyakit kulit herediter terjadi - epidermolisis bulosa. Dalam hal ini, ada pelanggaran perlekatan lapisan luar kulit ke membran basal yang memisahkannya dari jaringan ikat. Akibatnya, erosi dan gelembung terbentuk. Kulit menjadi sangat sensitif terhadap kerusakan mekanis sekecil apa pun.
- Pembentukan plak senilis dan neurofibrillary tangles pada sel otak pada penyakit Alzheimer.
- Beberapa jenis kardiomiopati terkait dengan akumulasi PF yang berlebihan.
Kami berharap artikel kami menjawab semua pertanyaan Anda.
