Citoszkeleton

A sejtvázat három fő szerkezeti elem alkotja: a mikrotubulusok, a mikrofilamentumok és az intermedier filamentumok. Ezek ugyan különálló rendszereket alkotnak, azonban komplex hálózatkénti működtetésük elen-gedhetetlen a sejt mozgásjelenségei során. Az egyes komponensek között

kapcsolat megteremtését egy negyedik szerkezeti elem, a motorproteinek teszik lehetővé.

2.1 Prokarióták sejtváza

A modern sejtbiológia, illetve a mikrobiológia alapos kutatásai és több új technika bevezetésének köszönhetően csupán néhány évvel ezelőttre tehető annak a fordulópontnak az ideje, amikor sikerült prokarióta sejtek esetében is kimutatni az eukarióta sejtek vázának két jól ismert és nagy mennyiségben megtalálható elemét, illetve azok rokon molekuláit. Először 1991-ben a bak-tériumok sejtosztódásánál kialakuló gyűrű alakú képletből sikerült izolálni az FtsZ névre keresztelt homológot, mely magas fokú szerkezeti homológiát mutat a tubulinnal [9]. Ezt követte a MreB leírása, mely szerkezetét tekintve közeli homológja a G aktinnak, s polimerizálódó képessége folytán az eukariótákban fellelhető formához hasonló szerepet tud betölteni. [10].

2.2 Mikrotubulusok

E csőszerű képződmények, - és -tubulinokból álló heterodimerek össze-kapcsolódásával jönnek létre. Ezek először protofilamentumokat alkotnak, majd 13 protofilamentum létrehozza a pozitív és negatív véggel rendelkező mikrotubulusokat. A mikrotubulusok felépítése során megfigyelhető polime-rizáció, illetve depolimerizáció következtében pozitív és negatív pólust kü-lönböztetünk meg. A felépülés kezdete a tubulin fehérje-család egy harma-dik tagjának, a tubulinnak a jelenlétéhez kötött, mely az ú.n. nukleációs helyeken teszi lehetővé a további - és -tubulinok kötődését. Maga a

poli-proteinek (tau, MAP2), és (ii) az ú.n. mikrotubulus motorfehérjék (kinezin, dinein). Utóbbi fehérjék segítik a mikrotubulusok egymáson történő elmoz-dulását, valamint különböző molekulákat, vezikulumokat képesek megkötni és szállítani.

2.3 Mikrofilamentumok

A mikrofilamentumokat két F (fibrilláris) aktin hélixszerű összetekeredése hozza létre. Az F aktin G (globuláris) aktin monomerekből épül fel. A mikrofilamentumok a mikrotubulusokhoz hasonlóan szintén rendelkeznek pozitív és negatív véggel, mely jelzi felépülésük dinamizmusát: a pozitív vég itt is a felépülő molekula része, míg a negatív pólus a leváló G aktin moleku-lákkal megrövidülő véget jelenti. A mikrofilamentumokhoz kapcsolódó fe-hérjék egy része magát a fent leírt folyamatot szabályozza. Ilyen, pl. a poli-merizáció- depolarizációt szabályozó profilin, mely a timozin és a membrán foszfolipidjeinek segítségével vesz részt e folyamat katalizálásában. A filamentumok szerveződésében szerepet játszó fehérjék (pl. alfa-aktinin, fimbrin, spektrin, gelzolin), a mikrofilamentumokból álló kötegek kialakítá-sában illetve polaritásuk meghatározákialakítá-sában vesznek részt. Ezen kívül e fe-hérjék szabályozzák a membránhoz való kapcsolódását és a hosszirányú nö-vekedését is e citoszkeletális elemnek. A miozin-család a mikrofilamentumokhoz kapcsolódó motor fehérjék nagy csoportja (aktin-motorok). Ezek egysejtűektől az emberi sejtekig fellelhetők, azonban mind alosztályaik eltérő tulajdonságai, mind a sejtmozgásban betöltött szerepük jelentősen eltérő lehet a filogenezis egyes fokait reprezentáló sejtek eseté-ben (ld. miozin I és II intracelluláris eloszlása).

A fentiekben vázolt szerkezeti elemek teszik lehetővé, hogy az aktin filamentumok kétdimenziós kötegekbe, vagy háromdimenziós hálózatokba rendeződjenek a sejtmembrán alatt, s így meghatározó szerepük lehessen a sejt alakjának, a membrán stabilitásának létrehozásában, osztódó sejtekben pedig a citoplazma kettéosztódásában.

A környezeti hatásokra a sejt mind az alakját, mind az extracelluláris mátrix molekulákhoz való kapcsolódását megváltoztatja. E változások során a sejt-váz elemeinek átrendeződése következik be, melyben az aktin-sejt-váz átalaku-lása igen fontos. Az egyik legszembetűnőbb változás, mely egysejtűekben éppúgy felfedezhető, mint emberi fehérvérsejtek, vagy keratinociták eseté-ben az amőboid mozgás, illetve annak alapvető mozgató eleme az állábak kialakítása. A sejtek membrán alatti, ú.n. kortikális aktin váza meghatározó szerepet tölt be az eltérő morfológiájú állábak (ld. lobopódium, filopódium, lamellopódium, retikulopódium stb.) kialakításában.

2.4 Intermedier filamentumok

Az előző két pontban ismertetett sejtalkotók (mikrotubulusok és mikrofilamentumok) mechanikai adottságai jelentősen eltérnek. Plaszticitá-suk és nyújtási szilárdságuk terén éppen ellentétes jellemzőik miatt, ha csu-pán e két elem adná a sejt vázát annak külső és belső hatásokra való dinami-kus válaszkészsége jelentős mértékben korlátozott lenne, hiszen míg a mikrotubuláris rendszer kis erőbehatást tud csak elviselni, nagy alakváltozás mellett, addig a mikrofilamentumok sokkal erősebbek, ám az alakváltozás

Az intermedier filamentumok a sejtben jól kiterjedt hálózatot alkotnak, gyak-ran a sejtmag körül, ahonnan a sejt perifériája felé terjedve a plazmamemb-ránnal létesítenek kapcsolatot, sokszor éppen a sejtkapcsoló struktúrák terü-letén. Ezek a sejtváz kevésbé dinamikus elemei, elsősorban a sejt alakjának stabilizálásában játszanak szerepet. Az aktin filamentumokhoz és a mikrotubulusokhoz hasonlóan, az intermedier filamentumok is protein mo-nomerekből épülnek fel, ezek azonban nem globuláris fehérjék, hanem hosszú fibrózus molekulák, amelyek három jól elkülönülő doménnel rendel-keznek. Egy N-terminális feji, egy C-terminális farki résszel, és a kettő kö-zött elhelyezkedő „rúdszerű” doménnel, amely -helikális szerkezetű és hét aminosav motívum tandem ismétlődéséből áll. Négy, glikozilált monomer összeépüléséből jön létre a protofilamentum, melyből végül nyolc darab ösz-szekapcsolódása alakítja ki az intermedier filamentumot. Egyes típusaik számos keresztkötés létesítésére képesek, míg más típusokon alig találunk ilyen szerkezeti elemeket jelezve ezek eltérő intracelluláris funkcióit. A sejt-ben önálló hálózatokat alkotnak, melyet az is hangsúlyoz, hogy sem eltérő intermedier filametumokkal, sem más, sejtvázat alkotó fehérjével nem kap-csolódnak. Egy másik fontos eltérés az intermedier filamentumok és a má-sik két sejtvázalkotó között, hogy az intermedier filamentumok monomerjei sejt, illetve szövetspecifikusak pl. hámsejtekben citokeratin, kötőszöveti sej-tekben vimentin, izomszöveti sejsej-tekben dezmin az intermedier filamentumot alkotó legfontosabb fehérje. Lényeges különbség még, hogy sem a monome-reknek, sem az összeépülő nagyobb egységeknek nincs az eddigiekben tár-gyaltakhoz hasonló polaritásuk, felépülésük dinamizmusa is nagyban eltér azokétól.