Interested Article - Десмин

Десмин — белок промежуточных филаментов , находящихся рядом с Z-линией в саркомерах . Он был получен в чистом виде в 1977 году, отвечающий за него ген был идентифицирован в 1989 году, а первая нокаутная мышь с отключённым геном десмина была создана в 1996 году . Десмин есть только у позвоночных. Тем не менее, гомологичные белки были найдены у многих организмов. Это — белок массой 52 кДа, выполняющий роль субъединицы в промежуточном филаменте скелетных , гладких и сердечных мышечных тканей.

Предполагаемые функции

Функция десмина изучалась на мышах с отключенным геном, однако механизм, лежащий в основе его работы, ещё не расшифрован. Мыши без десмина развиваются нормально, и только позже у них возникают дефекты. Возможно, это результат взаимодействия с другими белками, а не отсутствия десмина самого по себе. Требуется больше исследований того, как происходят экспрессия и взаимодействия десмина с другими белками в мышечной клетке, чтобы определить его точную функцию.

Десмин — одна из ранних белковых «меток» мышечных клеток в эмбриогенезе , так как он обнаружен в сомитов . Хотя он имеется в клетке уже на ранних стадиях развития, но экспрессируется слабо, а сильнее экспрессируется по мере того как клетка приближается к полной дифференциации. После того, как мышечная клетка развилась полностью, в ней из белков промежуточных филаментов присутствует только десмин. Похожий белок, виментин , имеется в больших количествах во время эмбриогенеза, в то время как десмин содержится в больших количествах после дифференциации. На основании этого можно предположить, что в развивающейся клетке между этими двумя белками происходят взаимодействия. Пока десмин присутствует в низкой концентрации (во время дифференциации), другой белок может выполнять функции десмина; видимо, это имеет место на ранних стадиях развития, но не на поздних.

Десмин в мышечных клетках соединяет многие компоненты цитоплазмы . Саркомер — компонент мышечной клетки, состоящий из филаментов и миозиновых моторных белков , что позволяет клетке сокращаться. Десмин образует «строительные леса» вокруг Z-диска саркомера и присоединяет Z-диск к подмембранному цитоскелету (цитоплазматической части мембраны мышечной клетки). . Он связывает соседние миофибриллы, соединяя Z-диски. С помощью своего контакта с саркомером десмин присоединяет сократительный аппарат к ядру клетки , митохондриям и к постсинаптическим участкам. Эти контакты поддерживают структурную и механическую целостность клетки во время сокращения , одновременно помогая в передаче усилия и в выдерживании продольной нагрузки. Существуют данные, что десмин может также связывать саркомеры с внеклеточным матриксом (ВМ) посредством гемидесмосом , которые могут быть важны в передаче сигналов между ВМ и саркомерами, способных регулировать мышечное сокращение и движение.

Наконец, десмин может быть важен в функционировании митохондрий. Когда десмин не действует надлежащим образом, нарушаются распределение, количество, строение и работа митохондрий. Пока десмин связывает митохондрии и саркомеры, возможна передача информации о сокращении и о потребности в энергии , а следовательно, регуляция уровня дыхания мышечной клетки.

Фенотип особи с выключенным геном

Когда ген, отвечающий за десмин, отключен, он больше не в состоянии нормально функционировать. Мыши с отключенным геном, отвечающим за десмин, нормально развиваются и могут размножаться, однако вскоре после рождения у них начинают проявляться дефекты в скелетных, гладких и сердечных мышцах; затронуты, в частности, диафрагма и сердце. Мыши без десмина слабы и менее выносливы, чем нормальные мыши, и мышечные волокна с большей вероятностью повреждаются во время сокращения (вероятно, потому, что десмин отвечает за соединение миофибрилл и мышечных волокон). У мышей без десмина также нарушены функции митохондрий.

Возникающие болезни

Миопатия , связанная с десмином ( МСД , или десминопатия ), является разновидностью миофибриллярных миопатий и результатом мутации гена, кодирующего десмин, которая препятствует образованию филаментов . Саркомеры становятся неровными, что приводит к рассогласованию работы мышечных волокон. Эта мутация приводит также к гибели мышечных клеток путём апоптоза и некроза . Работа мышечных клеток может быть нарушена, поскольку совокупности десмина могут разрушать другие филаментные структуры и/или нарушать клеточные функции.

Десминопатия — очень редкое заболевание, и на сегодняшний день только 60-ти больным поставлен такой диагноз ; однако это число вряд ли точно из-за ошибок в диагностике. Обычные симптомы болезни — слабость и атрофия дистальных мышц нижних конечностей, которая распространяется на руки и ладони, затем на туловище, шею и лицо. Дальше зачастую следуют нарушения дыхания.

Существуют три основных вида наследования этого заболевания: аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный и de novo. Наиболее тяжелая форма — аутосомно-рецессивная , к тому же она имеет раннее начало. Обычно она поражает все три типа мышечных тканей и приводит к сердечной и дыхательной недостаточности, а также кишечной непроходимости. У аутосомно-доминантного наследования более позднее начало и медленное прогрессирование. Обычно этот вид поражает только один или два типа мышечной ткани . Заболевание de novo возникает, когда происходят новые мутации, не унаследованные человеком ни от одного из родителей. Эта форма имеет широкий спектр симптомов и варьирует в зависимости от произошедших мутаций. В настоящее время от этого заболевания нет лекарств, но имеется лечение, облегчающее симптомы.

Структура

У этого белка есть три основных домена: альфа-спиральная стержневая часть, лишенная альфа-спиральной структуры голова и "хвост" на С-конце. Десмин, как все промежуточные филаменты, не обладает полярностью в собранном виде. Область стержня состоит из 308 аминокислот с параллельными димерами и с тремя участками, где эта структура прерывается. Стержень соединяется с областью головы. Содержащиеся в голове 84 аминокислоты с большим количеством аргинина, серина и ароматических остатков играют важную роль в сборке филаментов и междимерном взаимодействии. Область хвоста обеспечивает интеграцию филаментов и взаимодействия с другими белками и органеллами.

Взаимодействия

Установлено, что десмин взаимодействует с .

Ссылки

Costa, M.; Escaleria, A., Cataldo, A., Oliveria, F., Mermelstein, C. (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2004. — December ( vol. 37 , no. 12 ). — P. 1819—1830 . — ISSN . — doi : . 29 сентября 2007 года.
↑ Bar, H; Strelkov, S., Sjöberg, G., Aebi, U., and H. Herrmann. (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2004. — Vol. 148 . — P. 137—152 . — doi : . (недоступная ссылка)
Li, Z.; Agbulut, O., Butler-Browne,G., Carlsson, L., Thornell, L., Babinet, C., and D. Paulin. (англ.) // (англ.) ( : journal. — 1997. — Vol. 139 , no. 1 . — P. 129—144 . — doi : . — . 29 августа 2008 года.
(неопр.) (16 марта 1997). Дата обращения: 20 апреля 2007. 7 апреля 2012 года.
Paulin, D.; Li, Z. (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2004. — Vol. 301 , no. 1 . — P. 1—7 . — doi : . (недоступная ссылка)
Shah, S.; Davis, J., Weisleder, N., Kostavassili, I., McCulloch, A., Ralston, E., Capetanaki, Y., and R. Lieber. (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2004. — Vol. 86 . — P. 2993—3008 . — doi : . — . 21 марта 2007 года.
↑ Goldfarb, L.; Vicart, P., Goebel, H., and M. Dalakas. (англ.) // (англ.) ( . — Oxford University Press , 2004. — Vol. 127 . — P. 723—734 . — doi : . — . 5 сентября 2010 года.
Meng, J J; Bornslaeger E A., Green K J., Steinert P M., Ip W. Two-hybrid analysis reveals fundamental differences in direct interactions between desmoplakin and cell type-specific intermediate filaments (англ.) // J. Biol. Chem. : journal. — UNITED STATES, 1997 . — August ( vol. 272 , no. 34 ). — P. 21495—21503 . — ISSN . — .