VIMENTIN: CHARAKTERISTIKA, STRUKTURA, FUNKCE A POUŽITÍ - BIOLOGIE - 2025

Vimentin je vláknitý protein 57 kDa, které jsou součástí intracelulární cytoskeletu. Je součástí tzv. Přechodných vláken a je prvním z těchto prvků, které se tvoří v jakémkoli typu eukaryotické buňky. Nachází se hlavně v embryonálních buňkách a zůstává v některých dospělých buňkách, jako jsou endoteliální a krevní buňky.

Po mnoho let vědci věřili, že cytosol je druh gelu, ve kterém se vznášely buněčné organely a v ředění byly proteiny. Nyní si však uvědomují, že realita je složitější a že proteiny tvoří komplexní síť filamentů a mikrotubulů, které nazývají cytoskelet.

Protein intermediárního vlákna, oblast navinuté cívky, vimentinová cívka. Převzato a upraveno: Jawahar Swaminathan a pracovníci MSD v Evropském institutu bioinformatiky.

vlastnosti

Vimentin je vláknitý intermediární vláknitý protein, 57 kDa a obsahuje 466 aminokyselin. Je běžný jako součást cytoskeletu mezenchymálních, embryonálních, endoteliálních a cévních buněk. Je vzácné najít tento protein v neeukaryotických organismech, ale přesto byl izolován u některých bakterií.

Vimentin je laterálně nebo terminálně připojen k endoplazmatickému retikulu, mitochondrii a jádru.

U organismů obratlovců je vimentin vysoce konzervovaným proteinem a úzce souvisí s imunitní odpovědí a kontrolou a transportem lipidů o nízké hustotě.

Struktura

Vimentin je jednoduchá molekula, která, stejně jako všechna střední vlákna, má centrální alfa-helikální doménu. Na jeho koncích (ocas a hlava) má amino (hlava) a karboxylové (ocas) domény bez šroubovice nebo nes helikálního.

Alfa-spirálové sekvence představují vzorec hydrofobních aminokyselin, které slouží nebo přispívají k tvorbě hydrofobního těsnění na spirálovém povrchu.

Cytoskelet

Jak již název napovídá, jedná se o strukturální podporu eukaryotických buněk. Jde z vnitřní strany plazmové membrány do jádra. Kromě toho, že slouží jako kostra a umožňuje buňkám získat a udržovat si svůj tvar, má i další důležité funkce.

Mezi nimi se podílí na buněčném hnutí i na jeho procesu dělení. Podporuje také intracelulární organely a umožňuje jim aktivně se pohybovat v cytosolu a podílí se na některých mezibuněčných spojeních.

Někteří vědci navíc tvrdí, že enzymy, o nichž se předpokládá, že jsou v roztoku v cytosolu, jsou ve skutečnosti ukotveny k cytoskeletu a enzymy stejné metabolické cesty musí být umístěny blízko sebe.

Strukturální prvky cytoskeletu

Cytoskelet má tři hlavní strukturální prvky: mikrotubuly, mikrofilamenty a střední vlákna. Tyto prvky se vyskytují pouze v eukaryotických buňkách. Každý z těchto prvků má charakteristickou velikost, strukturu a intracelulární distribuci a každý má také odlišné složení.

Mikrotubuly

Mikrotubuly jsou tvořeny tubulinovými heterodimery. Mají trubkovitý tvar, odtud jejich jméno, o průměru 25 nm a dutém středu. Jsou to největší prvky cytoskeletu. Jeho délka se pohybuje mezi méně než 200 nm a několika mikrometry dlouhými.

Jeho zeď je obvykle tvořena 13 protofilamenty, uspořádanými kolem centrálního lumenu (díry). Existují dvě skupiny mikrotubulů: na jedné straně mikrotubuly axonemu spojené s pohybem řasinek a bičíků. Na druhé straně jsou to cytoplazmatické mikrotubuly.

Ty mají různé funkce, včetně organizování a udržování tvaru živočišných buněk, jakož i axonů nervových buněk. Také se podílejí na tvorbě mitotických a meiotických vřeten během dělení buněk a na orientaci a pohybu vesikul a dalších organel.

Mikrovlákna

Jsou to vlákna tvořená aktinem, proteinem s 375 aminokyselinami a molekulovou hmotností asi 42 kDa. Tato vlákna mají průměr menší než třetina průměru mikrotubulů (7 nm), což z nich činí nejmenší vlákna cytoskeletu.

Jsou přítomny ve většině eukaryotických buněk a mají různé funkce; mezi nimi se podílejí na vývoji a údržbě buněčné formy. Kromě toho se podílejí na lokomotorických aktivitách, jak amoeboidním pohybu, tak svalových kontrakcích interakcí s myosinem.

Během cytokineze (cytoplazmatické dělení) jsou odpovědné za produkci segmentačních drážek. Nakonec se také podílejí na spojeních buňka-buňka a buňka-extracelulární matrice.

Cytoskeleton Síť vláknitých proteinů v buněčné cytoplazmě. Převzato a upraveno od: Alice Avelino.

Mezilehlá vlákna

Při přibližném průměru 12 nm jsou mezivlákna vlákna s největší stabilitou a jsou také nejméně rozpustná z prvků, které tvoří cytoskelet. Vyskytují se pouze v mnohobuněčných organismech.

Její název je způsoben skutečností, že jeho velikost je mezi velikostí mikrotubulů a mikrovláken, stejně jako velikostí aktinových a myosinových vláken ve svalech. Lze je nalézt jednotlivě nebo ve skupinách vytvářejících svazky.

Jsou tvořeny hlavním proteinem a různými doplňkovými proteiny. Tyto proteiny jsou specifické pro každou tkáň. Meziproduktová vlákna se vyskytují pouze u mnohobuněčných organismů a na rozdíl od mikrotubulů a mikrofilamentů mají velmi odlišnou aminokyselinovou sekvenci od jedné tkáně k druhé.

Na základě typu buňky a / nebo tkáně, kde jsou nalezeny, jsou střední vlákna seskupena do šesti tříd.

Třída I

Vyrobeno z kyselých cytokeratinů, které poskytují mechanickou odolnost epiteliální tkáni. Jeho molekulová hmotnost je 40-56,5 kDa

Třída II

Je tvořen základními cytokeratiny, které jsou o něco těžší než ty předchozí (53-67 kDa), a pomáhají jim poskytnout mechanickou odolnost epiteliální tkáni.

Třída III

Reprezentovaný vimentinem, desminem a GFA proteinem, které se vyskytují hlavně v mezenchymálních buňkách (jak bylo uvedeno výše), embryonálních a svalových buňkách. Pomáhají dát každé z těchto buněk její charakteristický tvar.

Třída IV

Jsou to proteiny neurofilamentů. Kromě ztužení axonů nervových buněk také určují jejich velikost.

Třída V

Zastoupené laminae, které tvoří jaderné lešení (nukleární laminae). Jsou přítomny ve všech typech buněk

Třída VI

Vytvořená nestinem, 240 kDa molekula nalezená v nervových kmenových buňkách a jejíž funkce zůstává neznámá.

Funkce vimentinu

Vimentin se podílí na mnoha fyziologických procesech, ale hlavně vyniká tím, že umožňuje rigiditu a odolnost vůči buňkám, které jej obsahují, a zabraňuje tak poškození buněk. Udržují organely v cytosolu. Také se podílejí na připojení buněk, migraci a signalizaci.

Aplikace

Doktor

Lékařské studie ukazují, že vimentin působí jako marker buněk odvozených od mesenchymu během normálního a progresivního vývoje metastáz rakoviny.

Jiné studie ukazují, že protilátky nebo imunitní buňky, které obsahují gen VIM (gen, který kóduje vimentin), mohou být použity jako markery v histopatologii a často k detekci epiteliálních a mezenchymálních nádorů.

Farmaceutické a biotechnologické

Farmaceutický a biotechnologický průmysl široce využil vlastností vimentinu a použil jej mimo jiné k výrobě důležité řady produktů, jako jsou geneticky upravené protilátky, proteiny vimentinu, soupravy ELISA a komplementární produkty DNA.

Imunofluorescenční vzorec protilátek proti vimentinu. Vyrábí se pomocí séra od pacienta v buňkách HEp-20-10 s konjugátem FITC. Převzato a upraveno od: Simon Caulton.

Reference

1. Co je to Vimentin? Obnoveno z: technologynetworks.com.
2. MT Cabeen a C. Jacobs-Wagner (2010). Bakteriální cytoskelet. Roční přehled genetiky.
3. Vimentin. Obnoveno z en.wikipedia.org.
4. WM Becker, LJ Kleinsmith a J. Hardin. (2006). Svět buňky. 6 ^th edition. Pearson Education Inc,
5. H. Herrmann a U. Aebi (2000). Mezilehlá vlákna a jejich spolupracovníci: Multifunkční strukturální prvky specifikující cytoarchitekturu a cytodynamiku. Aktuální názor na buněčnou biologii
6. DE Ingber (1998). Architektura života. Vědecký Američan.