Myelin

Myelín je jedinečná forma, ktorej organizácia vám umožňuje vykonávať elektrický impulz pozdĺž nervového vlákna s minimálnym výdajom energie. Myelínové pošvy - vysoko organizovanej vrstvenou štruktúru skladajúci sa z vysoko dloužených a modifikovaných plazmatických membránach Schwann (v PNS) a oligodendrogliálních (CNS) buniek.

Obsah vody v myelíne je asi 40%. Charakteristickým znakom myelínu v porovnaní s inými bunkami je, že obsahuje v priemere 70% lipidov a 30% bielkovín (vztiahnuté na sušinu). Väčšina biologických membrán má vyšší pomer proteínov k lipidom.

[1], [2], [3], [4], [5]

Lipitor mielina sieťový

Všetky lipidy nájdený v mozgu potkanov, a sú prítomné v myelínu, t. E. žiadny lipid lokalizovaný výlučne v nemielinovyh štruktúr (s výnimkou špecifického mitochondriálnej lipidov difosfatidilglitserola). Konverzia je takisto pravdivá: neexistujú také myelínové lipidy, ktoré by sa nenašli v iných subcelulárnych frakciách mozgu.

Cerebroside je najtypickejšou zložkou myelínu. S výnimkou najskoršieho obdobia vývoja tela je koncentrácia cerebrosidu v mozgu priamo úmerná množstvu myelínu v ňom. Len 1/5 celkového obsahu galaktolipidov v myelíne sa vyskytuje v sulfátovanej forme. Cerebrosidy a sulfatidy hrajú dôležitú úlohu v stabilite myelínu.

Myelín je tiež charakterizovaný vysokou hladinou jeho hlavných lipidov - cholesterolu, bežných galaktolipidov a plazmalogénu obsahujúcich etanolamín. Zistilo sa, že až 70% mozgového cholesterolu je v myelíne. Keďže takmer polovica bielej hmoty mozgu môže pozostávať z myelínu, je zrejmé, že mozog obsahuje najväčšie množstvo cholesterolu v porovnaní s inými orgánmi. Vysoká koncentrácia cholesterolu v mozgu, najmä v myelíne, je určená hlavnou funkciou neurónového tkaniva - generovanie a vedenie nervových impulzov. Vysoký obsah cholesterolu v myelíne a zvláštnosť jeho štruktúry vedie k zníženiu úniku iónov cez neurónovú membránu (kvôli jej vysokému odporu).

Fosfatidylcholín je tiež dôležitou súčasťou myelínu, aj keď sfingomyelín je obsiahnutý v relatívne malom množstve.

Lipidové zloženie šedej hmoty a bielej hmoty mozgu je jasne odlišné od zloženia myelínu. Zloženie myelínu mozgu všetkých študovaných druhov cicavcov je takmer rovnaké; existujú len malé rozdiely (napríklad potkanie myelín má menej sfingomyelínu ako býčieho myelínu alebo človeka). Existujú určité varianty, v závislosti od polohy myelínu, napríklad myelínu izolovaného z miechy, majú vyššiu hodnotu pomeru lipid / proteín než myelín z mozgu.

Kompozícia tiež obsahuje myelínové polifosfatidilinozity, trifosfoinozitid z ktorej je 4-6% z celkového fosforu myelínu difosfoinozitid- a od 1 do 1,5%. Menšie zložky myelínu zahŕňajú najmenej tri estery cerebroside a dva lipidy na báze glycerolu; Myelín obsahuje aj niektoré alkány s dlhým reťazcom. Myelín cicavcov obsahuje od 0,1 do 0,3% gangliozidov. Myelín obsahuje viac monosalogangliozidov v M1 v porovnaní s tým, čo sa nachádza v membránach mozgu. Myelín mnohých organizmov, vrátane človeka, obsahuje unikátny gangliozid sialozilgalaktozylceramidu OM4.

Lipitor mielina NSP

Myelínové lipidy periférneho a centrálneho nervového systému sú kvalitatívne podobné, existujú kvantitatívne rozdiely medzi nimi. Myelín PNS obsahuje menej cerebrozidov a sulfatidov a významne viac sfingomyelínu ako myelínový CNS. Je zaujímavé poznamenať prítomnosť gangliozidu OMP charakteristického pre myelín PTS niektorých organizmov. Rozdiely v zložení myelínových lipidov centrálneho a periférneho nervového systému nie sú také významné ako ich rozdiely v zložení bielkovín.

Myelínové proteíny centrálneho nervového systému

Bielkovinová kompozícia myelínu centrálneho nervového systému je jednoduchšia ako proteín iných mozgových membrán a je hlavne zastúpená proteolipidmi a základnými proteínmi, ktoré tvoria 60-80% z celkového množstva. Glykoproteíny sú prítomné v omnoho menších množstvách. Myelínový centrálny nervový systém obsahuje jedinečné proteíny.

Pre ľudský CNS myelinového kvantitatívne charakteristické prevahou dvoch proteínov: pozitívne nabitý katiónový myelínové proteín (myelínové bázický proteín, MBP) a myelín proteolipid (myelín proteolipidový proteín, PLP). Tieto proteíny sú hlavnými zložkami myelínu centrálneho nervového systému všetkých cicavcov.

Myelínový proteolipid PLP (proteolipidový proteín), tiež známy ako proteín Folca, má schopnosť rozpúšťať sa v organických rozpúšťadlách. Molekulová hmotnosť PLP je približne 30 kD (Da-Dalton). Jeho aminokyselinová sekvencia je mimoriadne konzervatívna, molekula tvorí niekoľko domén. PLP molekula zahŕňa tri mastné kyseliny, zvyčajne palmitovú, olejovú a stearovú, viazané na aminokyselinové radikály éterovou väzbou.

Myelín CNS obsahuje o niečo menšie množstvo iného proteolipidu - DM-20, pomenovaný podľa jeho molekulovej hmotnosti (20 kDa). Analýza DNA a objasnenie primárnej štruktúry ukázali, že DM-20 je tvorený štiepením 35 aminokyselinových zvyškov z proteínu PLP. Počas vývoja sa DM-20 objavuje skôr ako PLP (v niektorých prípadoch ešte pred objavením sa myelínu); naznačujú, že okrem štrukturálnej úlohy pri tvorbe myelínu sa môže podieľať na diferenciácii oligodendrocytov.

Na rozdiel od toho, čo sa požaduje pre tvorbu PLP kompaktné multilamelární myelínu, procesu tvorby myelínu u myší, "knock-out" o PLP / DM-20, nastáva len s malými odchýlkami. Avšak u takýchto myší je priemerná dĺžka života znížená a celková mobilita je narušená. Naproti tomu prirodzene sa vyskytujúce mutácie v PLP vrátane zvýšenej expresie (normálna nadmerná expresia PLP) majú vážne funkčné následky. Je potrebné uviesť, že významné množstvo proteínov PLP a DM-20 sú uvedené v CNS, informačné RNA pre PLP je v PNS, a tam je malé množstvo proteínu syntetizované, ale nie sú zahrnuté v myelínu.

Katiónové proteínu myelínu (MBP), priťahuje pozornosť výskumníkov vzhľadom k jeho antigénne charakter - pri podávaní zvieratám, spôsobí autoimunitné odpoveď, tzv experimentálne alergická encefalomyelitída, čo je model závažného neurodegeneratívneho ochorenia - roztrúsenej sklerózy.

Aminokyselinová sekvencia MBP v mnohých organizmoch je vysoko konzervovaná. MBP sa nachádza na cytoplazmatickej strane myelínových membrán. Má molekulovú hmotnosť 18,5 kD a nemá známky terciárnej štruktúry. Tento základný proteín odhaľuje mikroheterogénnosť počas elektroforézy v alkalických podmienkach. Väčšina študovaných cicavcov obsahovala rôzne množstvá MBP izoforiem, ktoré mali významnú spoločnú časť aminokyselinovej sekvencie. Molekulová hmotnosť ICBM myší a potkanov je 14 kDa. MBR s nízkou molekulovou hmotnosťou má rovnaké aminokyselinové sekvencie na N- a C-koncových častiach molekuly ako zvyšok ICBM, ale charakterizuje sa redukciou približne 40 aminokyselinových zvyškov. Pomer týchto základných proteínov sa mení počas vývoja: dospelé potkany a myši majú viac ICBM s molekulovou hmotnosťou 14 kDa ako MBD s molekulovou hmotnosťou 18 kDa. Dve ďalšie izoformy ICBM, ktoré sa tiež nachádzajú v mnohých organizmoch, majú molekulovú hmotnosť 21,5 a 17 kDa. Sú vytvorené pripojením k hlavnej štruktúre polypeptidovej sekvencie približne 3 kDa.

Elektroforetická separácia myelínových proteínov odhaľuje proteíny s vyššou molekulovou hmotnosťou. Ich počet závisí od typu organizmu. Napríklad myš a potkan môžu obsahovať takéto proteíny až do 30% z celku. Obsah týchto proteínov sa tiež líši v závislosti od veku zvieraťa: čím je mladší, tým menej v mozgu myelínu, ale viac proteínov v ňom má vyššiu molekulovú hmotnosť.

Enzým 2'3'-cyklický nukleotid Z'-fosfodiesteráza (CNP) predstavuje niekoľko percent celkového obsahu myelínových proteínov v bunkách CNS. Je to oveľa viac ako v iných typoch buniek. CNP proteín nie je hlavnou zložkou kompaktného myelínu, je koncentrovaný iba v určitých oblastiach myelínového puzdra, ktoré sú spojené s cytoplazmou oligodendrocytu. Proteín je lokalizovaný v cytoplazme, ale jeho časť je spojená s membránovým cytoskeletom - F-aktínom a tubulínom. Biologickou funkciou CNP môže byť regulácia štruktúry cytoskeletu na urýchlenie rastových procesov a diferenciáciu oligodendrocytov.

Mielinassotsiirovanny glykoproteín (MAG), - kvantitatívne minoritné zložka čisteného myelínu má molekulovú hmotnosť 100 kDa, ktorý sa nachádza v CNS v malom množstve (menej ako 1% z celkového proteínu). MAG má jednu transmembránovú doménu, ktorá oddeľuje vysoko glykozylovanú extracelulárnu časť molekuly pozostávajúcu z piatich imunoglobulín podobných domén z intracelulárnej domény. Jeho celková štruktúra je podobná adhéznemu proteínu neurónovej bunky (NCAM).

MAG je prítomný v kompaktnej, multilamelární myelínu, ale to je v membránach oligodendrocyty periaksonalnyh tvoriacich myelínové vrstvy. Pripomeňme, že periaksonalnaya oligodendrocyty membránou - umiestnené najbližšie k plazmovej membráne axónu, ale napriek tomu tieto dve membrány neroztaví, ale sú od seba oddelené medzerou extracelulárnej. Takéto zariadenie lokalizácia MAG, a že tento proteín sa týka imunoglobulínov, potvrdzuje jeho účasť v procesoch adhézie a prenosov (signalizáciu) a medzi axolemma mielinobrazuyuschimi oligodendrocyty počas myelinizácie. Okrem toho je MAG jednou zo zložiek bielej hmoty CNS, ktorá inhibuje rast neuritov v tkanivovej kultúre.

Glykoproteíny z iných bielej hmoty a je potrebné poznamenať, menšie myelínu glykoproteín mielinoligodendrotsitarny (myelín oligodendrocytic glykoproteín, MOG). MOG je transmembránový proteín obsahujúci jednu doménu podobnú imunoglobulínu. Na rozdiel od MAG, ktorý sa nachádza vo vnútorných vrstvách myelínu, je MOG lokalizovaný vo svojich povrchových vrstvách, takže sa môže podieľať na prenose extracelulárnych informácií na oligodendrocyt.

Malé množstvo charakteristických membránových proteínov možno identifikovať elektroforézou na báze polyakrylamidového gélu (PAGE) (napr. Tubulín). Elektroforéza s vysokým rozlíšením dokazuje prítomnosť iných menších pásiem proteínu; môžu sa spájať s prítomnosťou mnohých enzýmov myelínových puzdier.

Proteíny myelínu PNS

Myelín PNS obsahuje niektoré unikátne proteíny, ako aj niektoré proteíny spoločné s proteínmi myelínového CNS.

P0 - hlavný proteínový myelín PNS, má molekulovú hmotnosť 30 kDa, je viac ako polovica proteínov myelínu PNS. Zaujímavé je, že aj keď sa líši od PLP v aminokyselinové sekvenciu, post-translačný modifikácie ciest a štruktúry, ale oba tieto proteíny sú rovnako dôležité pre vytvorenie štruktúry PNS a CNS myelínu.

Obsah MBP v myelíne PNS je 5-18% z celkového množstva proteínu, na rozdiel od CNS, kde jeho frakcia dosiahne jednu tretinu celkového proteínu. Rovnaké štyri formy MBP proteínu s molekulovou hmotnosťou 21, 18,5, 17 a 14 kDa, ktoré sa nachádzajú v myelíne centrálneho nervového systému, sú tiež prítomné v PNS. U dospelých hlodavcov je MBP s molekulovou hmotnosťou 14 kDa (podľa klasifikácie periférnych myelínových proteínov nazývaná "Pr") najvýznamnejšou zložkou všetkých katiónových proteínov. V myelíne PNS existuje aj MBP s molekulovou hmotnosťou 18 kDa (v tomto prípade sa nazýva proteín P1). Treba poznamenať, že dôležitosť rodiny proteínov MBP nie je taká veľká pre myelínovú štruktúru PNS, ako pre CNS.

Glikoproteinı mielina NSP

Kompaktný myelín PNS obsahuje glykoproteín s molekulovou hmotnosťou 22 kDa nazývaný periférny myelínový proteín 22 (PMP-22), ktorého podiel je menší ako 5% celkového obsahu proteínov. PMP-22 má štyri transmembránové domény a jednu glykozylovanú doménu. Tento proteín nehrá významnú štrukturálnu úlohu. Avšak anomálie génu pmr-22 sú zodpovedné za určité dedičné ľudské neuropatológie.

Pred niekoľkými desaťročiami sa predpokladalo, že myelín vytvára inertnú membránu, ktorá nevykonáva žiadne biochemické funkcie. Neskôr v myelíne sa zistil veľký počet enzýmov, ktoré sa podieľali na syntéze a metabolizme myelínových zložiek. Niektoré enzýmy prítomné v myelínu, podieľajúce sa na metabolizme fosfoinositid: fosfatidilinozitolkinaza, difosfatidilinozitolkinaza zodpovedajúce fosfatázovej a diglitseridkinazy. Tieto enzýmy sú zaujímavé z dôvodu vysokej koncentrácie polyfosfoinositidov v myelíne a ich rýchleho metabolizmu. Existuje dôkaz o prítomnosti muskarínových cholinergných receptorov, G-proteínov, fosfolipáz C a E, proteínkinázy C v myelíne.

Myelín PNS odhalil Na / K-ATPázu, ktorá nesie transport monovalentných katiónov, rovnako ako 6'-nukleotidázu. Prítomnosť týchto enzýmov naznačuje, že myelín sa môže aktívne zúčastňovať transportu axónov.