Back to chapter

4.15:

Yapısal Protein Fonksiyonu

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
Structural Protein Function

Languages

Share

Yapısal proteinler, hücre şeklini ve hareketini destekleyen bir protein sınıfıdır. Hücrenin dışında bu proteinler;kemikler, kıkırdak ve deri gibi yapısal vücut kısımlarında bulunur. Memelilerde en bol bulunan protein olan kolajen, vücut genelinde ve hücre dışı matriste bulunan yapısal bir proteindir.Bu proteinin sarılarak oluşturduğu üçlü sarmal, uzun lifçikler halinde polimerleşir;bu lifçikler birleşerek büyük lifler oluşturur. Birçok yapısal işlevi arasında hücre ve doku şekline katkıda bulunmak da yer almaktadır. Hücre iskeleti ağırlıklı olarak yapısal proteinlerden oluşur ve bir hücrenin temel iskeletini oluşturur.Üç ana filament tipi olan, mikrofilamentler, ara filamentler ve mikrotübülleri içerir. Aktin, mikrofilamentleri oluşturan yapısal bir proteindir. Bu protein kendi kendine filamentler halinde polimerleşir ve hücre şekline, organizasyonuna, hareketine ve bölünmesine katkıda bulunur.Ara filamentler, hücre tipine bağlı olarak farklı proteinlerden oluşabilir. Örneğin, keratin ara filamentleri epitel hücrelerinde bulunur. Periferin ara filamentleri ise, periferik nöronlarda bulunur.Bu filamentlerin birincil yapısal işlevi, hücreleri güçlendirmek ve bunları dokular halinde düzenlemektir. Mikrotübüller, tübülinler adı verilen bir yapısal protein sınıfından oluşur. Tübülinler kendiliğinden bir araya gelerek, organellerin konumlandırılması da dahil olmak üzere sitoplazmanın organizasyonuna katkıda bulunan mikrotübülleri oluşturur.Bir organizmanın sağlığı için yapısal proteinler gereklidir ve bu proteinleri kodlayan genlerdeki mutasyonlar, iskeletsel ve kardiyovasküler anormallikler dahil olmak üzere birçok hastalığa neden olabilir.

4.15:

Yapısal Protein Fonksiyonu

Yapısal proteinler, hücre şekli ve hareketinden kemikler, kıkırdak, saç ve kaslar gibi ana yapılara destek sağlamaya kadar çeşitli işlevlerden sorumlu bir protein kategorisidir. Bu grup kollajen, aktin, miyozin ve keratin gibi proteinleri içerir.

Memelilerde en bol bulunan protein olan kollajen tüm vücutta bulunur. Cilt, bağlar ve tendonlar gibi bağ dokusunda gerilme mukavemeti ve elastikiyet sağlar. Kemikler ve dişlerde mineralize olarak dokuya sertlik kazandırır ve dokunun yük taşıma kapasitesi artırır. Yapısal desteğe ek olarak, kollajen ayrıca hücre ve doku şeklindeki değişiklikleri içeren büyüme ve göç gibi hücresel süreçleri düzenlemek için hücre yüzeyi reseptörleri ve diğer ara moleküller ile etkileşime girebilir.

Yapısal proteinler hücre hücre iskeletinin temel çerçevesini oluşturur. Hücre iskeleti üç tip filamentten, mikrofilamentlerden, ara filamentlerden ve mikrotübüllerden oluşur ve her biri farklı yapısal proteinler içerir. Mikrofilament, aktin proteini uzun tekrarlayan yapılara kendi kendine polimerize olduğunda oluşur. Bu aktin filamentleri hücre şekline ve organizasyonuna katkıda bulunur ve ek olarak, mikrofilamentler miyozin ile birlikte hareket ettiğinde hücre hareketine ve bölünmesine de katkıda bulunabilir. Ara filamentlerin bileşimi hücre tipine göre değişir. Çeşitli ara filamentleri kodlayan yaklaşık 70 farklı gen vardır. Epitel hücrelerindeki ara filamentler keratin içerir, periferik nöronlar periferin içerir ve kas hücrelerindeki sarkomerler desmin içerir. Bu filamentlerin birincil yapısal işlevi, hücreleri güçlendirmek ve bunları dokulara dönüştürmek üzere düzenlemektir. Mikrotübüller, tübülinler adı verilen yapısal proteinlerden oluşur. Tübülinler, organellerin yeri de dahil olmak üzere sitoplazmanın organizasyonuna katkıda bulunan mikrotübüller oluşturmak için kendi kendine toplanır. Mikrotübüller ayrıca mitoz ve hücre bölünmesi için de gereklidir.

Yapısal proteinler yaygın olduğu için, bu proteinlerden herhangi birini kodlayan bir gendeki bir mutasyonun ciddi zararlı etkileri olabilir. Örneğin kollajen kodlayan bir gendeki bir mutasyon, bağ dokularında zayıf kemikler ve deformiteler ile karakterize edilen osteogenesis imperfecta olarak bilinen bir duruma neden olabilir. Bir kollajen genindeki farklı mutasyonlar, böbrekler, gözler ve kulaklar gibi organlarda problemlerle karakterize olan Alport sendromuna neden olabilir.

Suggested Reading

  1. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S. L., Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Molecular cell biology 4th edition. National Center for Biotechnology Information, Bookshelf.
  2. Ricard-Blum, S. (2011). The collagen family. Cold Spring Harbor perspectives in biology, 3(1), a004978.
  3. Dominguez, R., & Holmes, K. C. (2011). Actin structure and function. Annual review of biophysics, 40, 169-186.
  4. Downing, K. H., & Nogales, E. (1998). Tubulin and microtubule structure. Current opinion in cell biology, 10(1), 16-22.
  5. Geisler, F., & Leube, R. E. (2016). Epithelial Intermediate Filaments: Guardians against Microbial Infection?. Cells, 5(3), 29. doi:10.3390/cells5030029