Mielin

Myelin je edinstvena tvorba, katere organizacija vam omogoča, da opravite električni impulz vzdolž živčnega vlakna z minimalnimi izdatki za energijo. Mielinske ovojnice - dobro organizirana plastovito strukturo, ki jo sestavljajo zelo raztegnjena in spremenjenih plazemskih membranah Schwannovih (v PNS) in celice oligodendroglialne (CNS).

Vsebnost vode v mielinu je približno 40%. Posebna značilnost mielina v primerjavi z drugimi celicami je, da vsebuje povprečno 70% lipidov in 30% beljakovin (glede na suho težo). Večina bioloških membran ima višje razmerje med beljakovinami in lipidi.

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

Lipitor mielina omrežje

Vsi lipidi najdemo v možganih podgan, in so prisotni v mielin, t. E. št lipidni lokaliziran izključno v nemielinovyh struktur (razen posebnega mitohondrijske lipidov difosfatidilglitserola). Prav tako velja tudi obratno: takih mielinskih lipidov ni, da jih ne bi našli v drugih subceličnih frakcijah možganov.

Cerebrosid je najbolj značilna komponenta mielina. Z izjemo najzgodnejšega obdobja razvoja telesa je koncentracija cerebrozida v možganih neposredno sorazmerna količini mielina v njej. Samo 1/5 celotne vsebnosti galaktolipidov v mielinu poteka v sulfatirani obliki. Cerebrosidi in sulfatidi igrajo pomembno vlogo pri stabilnosti mielina.

Za mielin je značilna tudi visoka raven njegovih glavnih lipidov - holesterola, skupnih galaktolipidov in plazmalogena, ki vsebujejo etanolamin. Ugotovljeno je bilo, da je do 70% možganskega holesterola v mielinu. Ker je skoraj polovica bele snovi možganov lahko sestavljena iz mielina, je očitno, da možgani vsebujejo največjo količino holesterola v primerjavi z drugimi organi. Visoka koncentracija holesterola v možganih, zlasti pri mielinu, določa glavna funkcija nevronskega tkiva - za ustvarjanje in izvajanje živčnih impulzov. Visoka vsebnost holesterola v mielinu in posebnost njegove strukture povzročata zmanjšanje uhajanja ionov skozi nevronsko membrano (zaradi visoke odpornosti).

Fosfatidilholin je tudi bistveni del mielina, čeprav je sfingomielin vsebovan v sorazmerno majhni količini.

Lipidni sestavek tako sive snovi kot bele materije v možganih se jasno razlikuje od tistega pri mielinu. Sestava mielina možganov vseh preučevanih vrst sesalcev je skoraj enaka; obstajajo le manjše razlike (na primer, mielin podgane ima manj sfingomielina kot mielinski bik ali človeško telo). Obstajajo nekatere razlike, odvisno od lokacije mielina, na primer mielina, izoliranega iz hrbtenjače, ima višjo vrednost razmerja med lipidom in beljakovino kot mielin iz možganov.

Myelin vsebuje tudi polifosfatidilinositole, od katerih je trifosfojozitid 4- do 6% celotnega mielinskega fosforja, difosfosinozitid pa je od 1 do 1,5%. Manjše komponente mielina vključujejo vsaj tri estre cerebrozida in dva lipida na osnovi glicerola; Myelin vsebuje tudi dolge verige alkanov. Myelin sesalcev vsebuje od 0,1 do 0,3% gangliozidov. Myelin vsebuje več monosialogangliosida v M1 v primerjavi s tistim, kar najdemo v membranah možganov. Mielin mnogih organizmov, vključno z ljudmi, vsebuje edinstven gangliosid sialozilgalaktozilceramida OM4.

Lipitor mielina NSP

Lipidi mila v perifernem in osrednjem živčnem sistemu so kvalitativno podobni, vendar obstajajo kvantitativne razlike med njimi. Myelin PNS vsebuje manj cerebrosidov in sulfatidov in bistveno bolj sfingomielin kot mialin CNS. Zanimivo je, da je prisotnost gangliosidne OMP, ki je značilna za mielinski PTS nekaterih organizmov. Razlike v sestavi mielinskih lipidov centralnega in perifernega živčnega sistema niso tako pomembne kot njihove razlike v sestavi beljakovin.

Mijelinski proteini osrednjega živčevja

Beljakovinska sestava mielina centralnega živčnega sistema je preprostejša kot pri drugih možganskih membranah in jo večinoma predstavljajo proteolipidi in bazični proteini, ki predstavljajo 60-80% celotnega. Glikoproteini so prisotni v precej manjših količinah. Myelinski centralni živčni sistem vsebuje edinstvene proteine.

Za mielin je za človeški CNS značilna kvantitativna razširjenost dveh proteinov: pozitivno nabranega kationskega mielinskega proteina (MBP) in proteina mila-proteolipida (PLP). Ti proteini so glavne sestavine mielina centralnega živčnega sistema vseh sesalcev.

Myelin proteolipid PLP (proteolipidni protein), znan tudi kot protein Folca, ima sposobnost raztapljanja v organskih topilih. Molekulska masa PLP je približno 30 kD (Da-Dalton). Njena aminokislinska sekvenca je izredno konservativna, molekula pa tvori več domen. Molekula PLP vključuje tri maščobne kisline, običajno palmitične, oleinske in stearinske, povezane z aminokislinskimi radikali z etrno vezjo.

Myelin CNS vsebuje nekoliko manjše količine drugega proteolipida - DM-20, poimenovane po molekulski masi (20 kDa). Analiza DNK in razjasnitev primarne strukture sta pokazali, da DM-20 nastane s cepitvijo 35 aminokislinskih ostankov iz proteina PLP. Med razvojem se DM-20 pojavlja prej kot PLP (v nekaterih primerih celo pred pojavom mielina); kažejo, da lahko poleg strukturne vloge pri nastanku mielina sodeluje tudi pri diferenciaciji oligodendrocitov.

V nasprotju s pojmom, da je PLP potreben za nastanek kompaktnega multilamelarnega mielina, se proces tvorbe mielina pri miših, ki ga je sprožil PLP / DM-20, pojavlja le z majhnimi odstopanji. Vendar pa se pri takih miših pričakuje življenjska doba in zmanjša splošna mobilnost. V nasprotju s tem imajo naravno prisotne mutacije v PLP, vključno z naraščajočim izražanjem (običajno prekomerno izražanje PLP), resne funkcionalne posledice. Opozoriti je treba, da so v CNS prisotne znatne količine proteinov PLP in DM-20, v PNS obstaja tudi matriksna RNA za PLP in tam se sintetizira majhna količina beljakovin, vendar ni vključena v mielin.

Kationska mielinska beljakovina (MBP) je pritegnila pozornost raziskovalcev zaradi svoje antigensko naravi - kadar jo damo živalim povzroči avtoimunske odziv, tako imenovani eksperimentalni alergijski encefalomielitis, katerega vzorec hude nevrodegenerativne bolezni - multipla skleroza.

V mnogih organizmih je aminokislinska sekvenca MBP zelo ohranjena. MBP se nahaja na citoplazemski strani mielinskih membran. Ima molekulsko maso 18,5 kD in je brez znakov terciarne strukture. Ta osnovni protein razkriva mikroheterogenost med elektroforezo v alkalnih pogojih. Večina raziskanih sesalcev je vsebovala različne količine izooblik MBP, ki imajo pomemben skupni del aminokislinskega zaporedja. Molekulska masa ICBM miši in podgan je 14 kDa. Nizka molekularna masa MBR ima enake aminokislinske sekvence na N- in C-koncnih delih molekule kot ostali ICBM, vendar je značilna redukcija približno 40 aminokislinskih ostankov. Razmerje med temi osnovnimi proteini se med razvijanjem spreminja: zrele podgane in miši imajo več ICBM z molekulsko maso 14 kDa od MBD z molekulsko maso 18 kDa. Dve drugi izooblike ICBM, ki jih najdemo tudi v mnogih organizmih, imajo molekulsko maso 21,5 in 17 kDa. Oblikovani so z vezavo na glavno strukturo polipeptidnega zaporedja okoli 3 kDa.

Elektroforetska ločitev mielinskih proteinov razkriva beljakovine z višjo molekulsko maso. Njihovo število je odvisno od vrste organizma. Na primer miš in podgana lahko vsebujeta takšne proteine do 30% skupnega. Vsebnost teh proteinov se razlikuje tudi glede na starost živali: mlajša je, manj je v moškem možganju, vendar ima več proteinov v njej višjo molekulsko maso.

Encim 2 '3'-ciklična nukleotidna Z'-fosfodiesteraza (CNP) predstavlja več odstotkov celotne vsebnosti myelinskih beljakovin v celicah CNS. To je veliko več kot v drugih vrstah celic. Beljakovina CNP ni glavna sestavina kompaktnega mielina, koncentrirana je le na nekaterih območjih mielinskega ovoja, povezana z citoplazem oligodendrocitov. Protein je lokaliziran v citoplazmi, del pa je povezan z membranskim citoskeletom - F-aktinom in tubulinom. Biološka funkcija CNP je lahko urediti strukturo citoskeleta za pospešitev rastnih procesov in diferenciacijo oligodendrocitov.

Mielin-povezan glikoprotein (MAG), manjša komponenta očiščenega mielina v količini, ima molekulsko maso 100 kDa, v majhni količini je prisotna v CNS (manj kot 1% celotnega proteina). MAG ima eno transmembransko domeno, ki ločuje visoko glikoziliran zunajcelični del molekule, sestavljen iz petih imunoglobulinskih podobnih domen iz znotrajcelične domene. Njegova celotna struktura je podobna adhezijskemu proteinu nevronske celice (NCAM).

MAG je prisotna v kompaktno multilamelarnih mielin, vendar je v membranah periaksonalnyh oligodendrocite tvorijo plasti mielinskega. Spomnimo, da periaksonalnaya oligodentrocitnega membrano - se nahaja najbliže plazemske membrane od aksona, kljub temu pa se ti dve membrane ne varovalko, ampak so ločene z zunajcelične vrzel. Taka značilnost lokalizacija MAG, in da je ta protein nanaša na imunoglobulinske superdružine, potrjuje njegovo sodelovanje v procesih adhezije in prenosa (signalizacijo) in med axolemma mielinobrazuyuschimi oligodendrocitov v času mielinacije. Poleg tega je MAG eden od sestavin bele snovi CNS, ki zavira rast nevritov v tkivni kulturi.

Od drugih glikoproteinov bele snovi in mielina je treba opozoriti na majhen mielinoligodendrocitski glikoprotein (mielin-oligodendrocitski glikoprotein, MOG). MOG je transmembranski protein, ki vsebuje en sam imunoglobulin podoben domen. Za razliko od MAG, ki se nahaja v notranjih plasteh mielina, je MOG v površinskih slojih lokaliziran, zato lahko sodeluje pri prenosu zunajceličnih informacij v oligodendrocit.

Majhne količine značilnih membranskih proteinov je mogoče identificirati s poliakrilamidnim gelnim elektroforezo (PAGE) (npr. Tubulinom). Elektroforeza visoke ločljivosti dokazuje prisotnost drugih manjših skupin beljakovin; so lahko povezani s prisotnostjo številnih encimov mielinskih ovojnic.

Proteini mielina PNS

Myelin PNS vsebuje nekaj edinstvenih beljakovin, pa tudi nekatere beljakovine, ki so pogosti z beljakovinami myelin CNS.

P0 - glavni proteinski mielinski PNS, ima molekulsko maso 30 kDa, je več kot polovica beljakovin mielin PNS. Zanimivo je, da čeprav se v aminokislinskem zaporedju razlikuje od PLP, pa so poti post-translacijske modifikacije in strukture vseeno enake pomembnosti za oblikovanje mielinske strukture CNS in PNS.

Vsebnost MBP v mielinu PNS je 5-18% celotne količine beljakovin v nasprotju z CNS, kjer njegova frakcija doseže eno tretjino celotnega proteina. Iste štiri oblike MBP proteina z molekulskimi masami 21, 18,5, 17 in 14 kDa, ki jih najdemo v mielinu osrednjega živčevja, so prisotne tudi v PNS. Pri odraslih glodavcih MBP z molekulsko maso 14 kDa (glede na klasifikacijo perifernih mielinskih proteinov, imenovane "Pr") je najpomembnejša komponenta vseh kationskih proteinov. V mielinu PNS obstaja tudi MBP z molekulsko maso 18 kDa (v tem primeru se imenuje "protein P1"). Opozoriti je treba, da pomen beljakovinske družine MBP ni tako dober pri mielinski strukturi PNS kot pri CNS.

Glikoproteinı mielina NSP

Kompaktni mielinski PNS vsebuje glikoprotein z molekulsko maso 22 kDa, imenovan periferni mielinski protein 22 (PMP-22), katerega delež je manj kot 5% celotne vsebnosti beljakovin. PMP-22 ima štiri transmembranske domene in eno glikozilirano domeno. Ta protein nima pomembne strukturne vloge. Vendar pa so anomalije gena pmr-22 odgovorne za določene dedne človeške nevropatologije.

Pred nekaj desetletji se je verjel, da mielin ustvarja inertno membrano, ki ne opravlja nobenih biokemičnih funkcij. Vendar pa so kasneje v mielinu odkrili veliko število encimov, vključenih v sintezo in presnovo mielinskih komponent. Številni encimi v mielin, ki sodelujejo pri metabolizmu fosfoinozitidnih: fosfatidilinozitolkinaza, difosfatidilinozitolkinaza ustrezno fosfataze in diglitseridkinazy. Ti encimi so zanimivi zaradi visoke koncentracije polifosfojozitidov v mielinu in njihovem hitrem presnovi. Obstajajo dokazi o prisotnosti muskarinskih holinergičnih receptorjev v mielinu, G-beljakovinah, fosfolipazah C in E, proteinski kinazi C.

Myelin PNS je pokazal Na / K-ATPazo, ki nosi transport monovalentnih kationov, kot tudi 6'-nukleotidaze. Prisotnost teh encimov kaže, da mielin lahko aktivno sodeluje pri aksonskem transportu.