Back to chapter

4.15:

Структурная функция белка

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

Структурные белки это класс белков, которые поддерживают форму и движение клетки. Снаружи клетки, эти белки присутствуют в таких частях тела, как кости, хрящи и кожа. Коллаген, самый широко распространённый белков у млекопитающих, структурный белок, присутствующий по всему телу и во внеклеточном матриксе.Этот белок закручивается в тройную спираль которая полимеризируется в удлиненные фибриллы, которые затем, собираются в более крупные волокна. Среди многих его структурных функций, он способствует поддержанию формы клетки и ткани. Цитоскелет преимущественно состоит из структурных белков и формирует основу клетки.Он содержит три основных типа филаментов, микрофиламенты, промежуточные филаменты, и микротрубочки. Актин является структурным белком, котрый составляет микрофиламенты. Этот белок само-полимеризуется в филаменты и вносит свой вклад в клеточную форму, организацию, движение, и деление.Промежуточные филаменты могут состоять из различных белков, в зависимости от типа клетки. Например, кератиновые промежуточные филаменты обнаружены в эпителиальных клетках. В то время как перифериновые промежуточные филаменты находятся в периферические нейроны.Основная структурная функция этих нитей это укрепление клеток и организация их в ткани. Микротрубочки состоят из класса структурных белков которые называются тубулины. Тубулины собираются самостоятельно для формирования микротрубочек, которые способствуют организации цитоплазмы, включая местоположение органелл.Структурные белки необходимы для здоровья организма. Мутации в генах, которые кодируют эти белки, могут привести к различным заболеваниям, в том числе к скелетным и сердечно-сосудистым аномалиям.

4.15:

Структурная функция белка

Структурные белки — это категория белков, отвечающих за различные функции, от формы и движения клеток до обеспечения поддержки основных структур, таких как кости, хрящи, волосы и мышцы. В эту группу входят такие белки, как коллаген, актин, миозин и кератин.

Коллаген, самый обильный белок у млекопитающих, встречается по всему телу. В соединительной ткани, такой как кожа, связки и сухожилия, он обеспечивает прочность на растяжение и эластичность.  В костях и зубах он минерализируется, образуя твердые ткани, и вносит вклад в их несущую способность. Помимо структурной поддержки, коллаген также может взаимодействовать с рецепторами на поверхности клетки и другими промежуточными молекулами для регулирования клеточных процессов, таких как рост и миграция, что включает изменения формы клеток и тканей.

Структурные белки составляют основу цитоскелета клетки.  Цитоскелет состоит из трех типов филаментов: микрофиламентов, промежуточных филаментов и микротрубочек, каждый из которых состоит из различных структурных белков. Микрофиламент образуется, когда актин самополимеризуется в длинные повторяющиеся структуры. Эти актиновые филаменты вносят вклад в форму и организацию клеток. Кроме того, микрофиламенты также могут способствовать перемещению и делению клеток, когда они действуют вместе с миозином. Состав промежуточных филаментов варьируется в зависимости от типа клеток. Существует около 70 различных генов, которые кодируют разные промежуточные филаменты. Промежуточные филаменты в эпителиальных клетках содержат кератин, в периферических нейронах содержат периферин, а в саркомере в мышечных клетках содержит десмин. Основная структурная функция этих филаментов – укреплять клетки и организовывать их в ткани. Микротрубочки состоят из структурных белков, называемых тубулинами. Тубулины самоорганизуются, образуя микротрубочки, которые способствуют организации цитоплазмы, включая и расположение органелл.  Микротрубочки также необходимы для митоза и деления клеток.

Поскольку структурные белки широко распространены, мутация в гене, кодирующем любой из этих белков, может иметь серьезные пагубные последствия. Например, мутация в гене, кодирующем коллаген, может привести к состоянию, известному как несовершенный остеогенез, которое характеризуется слабостью костей и деформациями соединительных тканей. Различные мутации в гене коллагена могут привести к синдрому Альпорта, который характеризуется проблемами в таких органах, как почки, глаза и уши.

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