Цитокератин - Cytokeratin

Кератиновые промежуточные филаменты в эпителиальных клетках (красное пятно).

Цитокератины являются кератиновыми белками , обнаруженными в интрацитоплазматическом цитоскелете из эпителиальной ткани . Они являются важным компонентом промежуточных волокон , которые помогают клеткам противостоять механическим воздействиям. Экспрессия этих цитокератинов в эпителиальных клетках в значительной степени специфична для определенных органов или тканей. Таким образом, они используются в клинической практике для определения клетки происхождения различных опухолей человека.

Именование

Термин «цитокератин» начал использоваться в конце 1970-х годов, когда впервые были идентифицированы и охарактеризованы белковые субъединицы кератиновых промежуточных филаментов внутри клеток . В 2006 году была создана новая систематическая номенклатура кератинов млекопитающих, и белки, ранее называемые «цитокератинами», просто называются кератинами (категория эпителия человека). Например, цитокератин-4 (CK-4) был переименован в кератин-4 (K4). Однако в клинической практике они по-прежнему часто называются цитокератинами.

Типы

Микрофотография, показывающая окрашивание низкомолекулярным цитокератином (LMWCK) промежуточного трофобласта ( плацентарной ткани ) и эндометриальных желез.

Существует две категории цитокератинов: кислые цитокератины I типа и основные или нейтральные цитокератины II типа . Внутри каждой категории цитокератины пронумерованы в порядке уменьшения размера от высокомолекулярного (HMWCK) до низкомолекулярного (LMWCK). Цитокератины обычно находятся в гетеродимерных парах кислотных и основных субъединиц одинакового размера.

Экспрессия этих цитокератинов в значительной степени зависит от органа или ткани. Подмножества цитокератинов, которые экспрессируются эпителиальной клеткой, в основном зависят от типа эпителия, момента терминальной дифференцировки и стадии развития. Таким образом, определенный профиль экспрессии цитокератина позволяет идентифицировать эпителиальные клетки. Кроме того, это относится также к злокачественным аналогам эпителия ( карциномам ), поскольку профиль цитокератина обычно сохраняется. Таким образом, изучение экспрессии цитокератина методами иммуногистохимии является чрезвычайно ценным инструментом, широко используемым для диагностики и характеристики опухолей при хирургической патологии .

Молекулярная биология

Цитокератины кодируются семейством, состоящим из 30 генов. Среди них 20 являются эпителиальными генами, а остальные 10 специфичны для трихоцитов.

Все цепи цитокератина состоят из центрального богатого α-спиралями домена (с 50-90% идентичностью последовательностей среди цитокератинов одного и того же типа и около 30% между цитокератинами другого типа) с не-α-спиральными N- и C- терминальные домены. Α-спиральный домен состоит из 310–150 аминокислот и включает четыре сегмента, в которых повторяется структура из семи остатков. В этом повторяющемся паттерне первый и четвертый остатки являются гидрофобными, а заряженные остатки демонстрируют чередующуюся положительную и отрицательную полярность, в результате чего полярные остатки расположены на одной стороне спирали. Этот центральный домен цепи обеспечивает выравнивание молекул в структуре кератина и заставляет цепи образовывать спиральные димеры в растворе.

Последовательности концевых доменов цитокератиновых цепей типа I и II содержат с обеих сторон стержневого домена субдомены V1 и V2, которые имеют переменный размер и последовательность. Тип II также представлен консервативными субдоменами H1 и H2, включающими 36 и 20 остатков соответственно. Субдомены V1 и V2 содержат остатки, обогащенные глицинами и / или серинами, первые придают цитокератиновой цепи сильный нерастворимый характер и облегчают взаимодействие с другими молекулами. Эти концевые домены также важны для определения функции цитокератиновой цепи, характерной для определенного типа эпителиальных клеток.

Два димера цитокератиновой группы превращаются в тетрамер кератина путем антипараллельного связывания. Этот тетрамер цитокератина считается основным строительным блоком цитокератиновой цепи. За счет связывания тетрамеров цитокератина голова-хвост образуются протофиламенты, которые, в свою очередь, попарно переплетаются с образованием протофибрилл. Четыре протофибриллы уступают место одной цитокератиновой нити.

Цитокератиновые филаменты в эпителиальной клетке человека

Клеточная биология

В цитоплазме кератиновые нити соединяются латерально друг с другом, образуя пучки радиусом около 50 нм. Радиус этих пучков определяется взаимодействием между электростатическим отталкиванием на больших расстояниях и гидрофобным притяжением на малых расстояниях. Эти кератиновые пучки охватывают сложную сеть, которая простирается от поверхности ядра до клеточной мембраны. Многочисленные вспомогательные белки участвуют в возникновении и поддержании такой структуры.

Эта ассоциация между плазматической мембраной и ядерной поверхностью имеет важное значение для организации цитоплазмы и механизмов клеточной коммуникации. Помимо относительно статических функций, обеспечиваемых с точки зрения поддержки ядра и обеспечения прочности на разрыв клетки, сети цитокератина подвергаются быстрому фосфатному обмену, опосредованному деполимеризацией, что имеет важные последствия для более динамичных клеточных процессов, таких как митоз и постмитотический период, клетка движение и дифференциация .

Цитокератины взаимодействуют с десмосомами и гемидесмосомами, таким образом взаимодействуя с клеточной адгезией и соединительной тканью, лежащей в основе базальных клеток.

Было установлено, что промежуточные филаменты цитоскелета эукариот , в которых цитокератины являются одним из трех его компонентов, связаны также с сетью белков комплекса анкирина и спектрина, которая лежит в основе клеточной мембраны.

использованная литература

внешние ссылки

• Цитокератин в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)