Myelin

Myelin er en unik formasjon, med organisasjonen som lar deg utføre en elektrisk impuls langs nervefiberen med minimal energiutgift. Myelinskjede er en høyorganisert flerlagsstruktur bestående av høyt strakte og modifiserte plasmatiske membraner av Schwanns (i PNS) og oligodendrogliale (i sentralnervesystemet) celler.

Vanninnholdet i myelin er ca 40%. Et karakteristisk trekk ved myelin sammenlignet med andre celler er at den inneholder i gjennomsnitt 70% lipider og 30% protein (basert på tørrvekt). De fleste biologiske membraner har et høyere forhold til proteiner til lipider.

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

Lipitor mielina nett

Alle lipider som finnes i rottehjerne, og er til stede i myelin, t. E. Ingen lipid lokalisert utelukkende på nemielinovyh konstruksjoner (bortsett fra den spesifikke mitokondrielle lipid difosfatidilglitserola). Det omvendte er også sant: det finnes ikke slike myelinlipider som ikke ville ha blitt funnet i andre subcellulære fraksjoner i hjernen.

Cerebroside er den mest typiske komponenten av myelin. Med unntak av den tidligste perioden av kroppens utvikling er konsentrasjonen av cerebroside i hjernen direkte proporsjonal med mengden myelin i den. Bare 1/5 av det totale galaktolipidinnholdet i myelin forekommer i sulfatert form. Cerebrosider og sulfatider spiller en viktig rolle i stabiliteten av myelin.

Myelin er også preget av et høyt nivå av hovedlipidene - kolesterol, vanlige galaktolipider og etanolaminholdig plasmalogen. Det ble funnet at opptil 70% av hjernens kolesterol er i myelin. Siden nesten halvparten av den hvite delen av hjernen kan bestå av myelin, er det åpenbart at hjernen inneholder størst mengde kolesterol sammenlignet med andre organer. Høy konsentrasjon av kolesterol i hjernen, spesielt i myelin, bestemmes av hovedfunksjonen i nevronvev - for å generere og utføre nerveimpulser. Det høye innholdet av kolesterol i myelin og den særegne strukturen fører til en reduksjon i ionlekkasje gjennom nevronmembranen (på grunn av dens høye motstand).

Fosfatidylkolin er også en viktig del av myelin, selv om sphingomyelin er inneholdt i en relativt liten mengde.

Lipidsammensetningen av både gråstoff og hvitt stoff i hjernen er tydelig forskjellig fra myelin. Sammensetningen av myelin i hjernen av alle studerte pattedyrsarter er nesten den samme; Det er bare små forskjeller (for eksempel rotte myelin har mindre sphingomyelin enn myelinbul eller menneske). Det er noen variasjoner, avhengig av plasseringen av myelin, for eksempel myelin isolert fra ryggmargen, har en høyere verdi av lipid til proteinforhold enn myelin fra hjernen.

Blandingen omfatter også myelin polifosfatidilinozity, trifosfoinozitid som er 4 til 6% av den totale fosfor myelin difosfoinozitid- og fra 1 til 1,5%. Mindre komponenter av myelin inkluderer minst tre estere av cerebroside og to lipider basert på glyserol; Myelin inneholder også noen langkjedede alkaner. Myelin av pattedyr inneholder fra 0,1 til 0,3% gangliosider. Myelin inneholder mer monosialogangliosid i M1 sammenlignet med det som finnes i hjernens membraner. Myelin av mange organismer, inkludert mennesker, inneholder et unikt gangliosid av sialozilgalactosylceramid OM4.

Lipitor mielina NSP

Myelinlipider i perifert og sentralnervesystemet er kvalitativt liknende, men det er kvantitative forskjeller mellom dem. Myelin PNS inneholder mindre cerebrosider og sulfatider og betydelig mer sphingomyelin enn myelin CNS. Det er interessant å merke tilstedeværelsen av gangliosid OMP karakteristisk for myelin PTS av noen organismer. Forskjeller i sammensetningen av myelinlipider i det sentrale og perifere nervesystemet er ikke like signifikante som deres forskjeller i proteinsammensetningen.

Myelinproteiner i sentralnervesystemet

Proteinsammensetningen av myelin i sentralnervesystemet er enklere enn for andre hjernemembraner, og er hovedsakelig representert av proteolipider og basale proteiner, som utgjør 60-80% av totalen. Glykoproteiner er tilstede i mye mindre mengder. Myelin sentralnervesystemet inneholder unike proteiner.

For human CNS myelin kvantitativ egenskap overvekt av to proteiner: de positivt ladede kationiske myelinprotein (myelin basisk protein, MBP) og myelin proteolipid (myelin proteolipidprotein, PLP). Disse proteinene er hovedbestanddelene til myelin i sentralnervesystemet av alle pattedyr.

Myelinproteolipid PLP (proteolipidprotein), også kjent som Folca-proteinet, har evne til å oppløse i organiske løsningsmidler. Molekylvekten til PLP er ca. 30 kD (Da-Dalton). Aminosyresekvensen er ekstremt konservativ, molekylet danner flere domener. PLP-molekylet innbefatter tre fettsyrer, vanligvis palmitinsyre, oleinsyre og stearinsyre, koblet til aminosyreradikaler med eterbinding.

Myelin CNS inneholder noe mindre mengder av en annen proteolipid - DM-20, oppkalt etter dens molekylvekt (20 kDa). Både DNA-analyse og avklaring av den primære strukturen viste at DM-20 dannes ved spaltning av 35 aminosyrerester fra PLP-proteinet. Under utviklingen vises DM-20 tidligere enn PLP (i noen tilfeller selv før myelin forekommer); antyder at i tillegg til den strukturelle rollen i dannelsen av myelin, kan den delta i differensieringen av oligodendrocytter.

I motsetning til det som er nødvendig for dannelse av PLP kompakt multilamellære myelin, myelin dannelsesprosessen i mus, "knock-out" av PLP / DM-20, skjer med bare mindre avvikelser. Imidlertid reduseres forventet levealder i slike mus, og total mobilitet er svekket. I motsetning til dette har naturlig forekommende mutasjoner i PLP, inkludert dets økte ekspression (normalt PLP-overuttrykk), alvorlige funksjonelle konsekvenser. Det bør bemerkes at betydelige mengder av proteiner PLP og DM-20 er presentert i CNS, er budbringer-RNA for PLP i PNS, og det er en liten mengde protein syntetisert, men er ikke inkludert i myelin.

Kationisk myelinprotein (MBP) har tiltrukket seg oppmerksomheten til forskere på grunn av sin antigene natur - når de administreres til dyr det fører til en autoimmunrespons, en såkalt eksperimentell allergisk encefalomyelitt, som er en modell for alvorlig neurodegenerativ sykdom - multippel sklerose.

Aminosyresekvensen av MBP i mange organismer er sterkt konservert. MBP er lokalisert på den cytoplasmatiske siden av myelinmembraner. Den har en molekylvekt på 18,5 kD og er uten tegn på en tertiær struktur. Dette grunnproteinet avslører mikroheterogenitet under elektroforese under alkaliske forhold. De fleste av de studerte pattedyrene inneholdt forskjellige mengder MBP-isoformer som har en signifikant felles del av aminosyresekvensen. Molekylvekt av ICBMer av mus og rotter er 14 kDa. En MBR med lav molekylvekt har de samme aminosyresekvensene ved de N- og C-terminale delene av molekylet som resten av ICBM, men er preget av en reduksjon på ca. 40 aminosyrerester. Forholdet mellom disse basiske proteiner varierer under utvikling: modne rotter og mus har flere ICBM med en molekylvekt på 14 kDa enn MBD med en molekylvekt på 18 kDa. To andre isoformer av ICBM, som også finnes i mange organismer, har en molekylvekt på henholdsvis 21,5 og 17 kDa. De dannes ved vedlegg til hovedstrukturen av en polypeptidsekvens på ca. 3 kDa.

Elektroforetisk separasjon av myelinproteiner avslører proteiner med høyere molekylvekt. Antallet av dem er avhengig av organismen. For eksempel kan en mus og en rotte inneholde slike proteiner opptil 30% av totalen. Innholdet av disse proteinene varierer også avhengig av dyrets alder: jo yngre er det, jo mindre i minelinjen i hjernen min, men jo flere proteiner i den har høyere molekylvekt.

Enzymet 2 '3'-cyklisk nukleotid Z'-fosfodiesterase (CNP) står for flere prosent av det totale myelinproteininnholdet i CNS-celler. Dette er mye mer enn i andre typer celler. CNP-protein er ikke hovedkomponenten av kompakt myelin, den er kun konsentrert i visse områder av myelinkappen assosiert med cytoplasma av oligodendrocyten. Proteinet er lokalisert i cytoplasma, men en del av den er forbundet med membrancytoskeletet - F-aktin og tubulin. Den biologiske funksjonen til CNP kan være å regulere cytoskelets struktur for å akselerere vekstprosesser og differensiering i oligodendrocytter.

Mielinassotsiirovanny glykoprotein (MAG) - kvantitativt mindre del av renset myelin har en molekylvekt på 100 kD, som finnes i CNS i en liten mengde (mindre enn 1% av totalt protein). MAG har et enkelt transmembrane domene som separerer den høyt glykosylerte ekstracellulære delen av molekylet som består av fem immunoglobulinlignende domener fra det intracellulære domene. Dens totale struktur er lik neuronal celleadhesjonsprotein (NCAM).

MAG er ikke tilstede i en kompakt, multilamellær myelin, men ligger i de peri-aksonale membranene av oligodendrocytter som danner myelinlag. Husk at periaksonalnaya oligodendrocytt membran - som ligger nærmest til plasmamembranen av axon, men ikke desto mindre disse to membranene ikke smelter, men er atskilt av ekstracellulær gap. Et slikt trekk lokalisering av MAG, og at dette proteinet er relatert til immunoglobulin-superfamilien, bekrefter sin deltagelse i prosesser av adhesjon og overføring (signalering) og mellom de axolemma mielinobrazuyuschimi oligodendrocytter under myelinering. I tillegg er MAG en av komponentene i den hvite substansen av CNS, som hemmer veksten av neuritter i vevskultur.

Glykoproteiner fra andre hvit substans og det bør bemerkes mindre myelin glykoprotein mielinoligodendrotsitarny (Myelin-oligodendrocytic glykoprotein, MOG). MOG er et transmembranprotein som inneholder et enkelt immunoglobulinlignende domene. I motsetning til MAG, som ligger i de indre lagene av myelin, er MOG lokalisert i overflatelagene, slik at det kan delta i overføringen av ekstracellulær informasjon til oligodendrocyten.

Små mengder karakteristiske membranproteiner kan identifiseres ved polyakrylamidgelelektroforese (PAGE) (f.eks. Tubulin). Høyoppløselig elektroforese demonstrerer tilstedeværelsen av andre mindre bånd av protein; de kan være assosiert med tilstedeværelsen av en rekke myelinskede enzymer.

Proteiner av myelin PNS

Myelin PNS inneholder noen unike proteiner, samt noen proteiner som er felles med proteiner av myelin CNS.

Р0 - hovedprotein myelin PNS, har en molekylvekt på 30 kDa, er mer enn halvparten av proteinene myelin PNS. Interessant, selv om det er forskjellig fra det PLP i aminosyresekvensen, post-translasjonell modifikasjon veier og struktur, men begge disse proteinene er like viktig for utforming av konstruksjonen av PNS og CNS myelin.

Innholdet av MBP i myelin av PNS er 5-18% av den totale mengden protein, i motsetning til CNS, hvor fraksjonen når en tredjedel av det totale proteinet. De samme fire MBP-protein former med molekylvekter på 21, 18,5, 17 og 14kDa, henholdsvis, som finnes i CNS myelin er til stede i PNS. Hos voksne gnagere MBP med en molekylvekt på 14 kDa (i henhold til klassifiseringen av perifere myelinproteiner, det ble kalt "Pr") er den mest signifikante komponenten av alle kationiske proteiner. I myelin av PNS er det også MBP med en molekylvekt på 18 kDa (i dette tilfellet kalles det protein P1). Det bør bemerkes at viktigheten av proteinfamilien til MBP ikke er så stor for myelinstrukturen av PNS, som for CNS.

Glikoproteinı mielina NSP

Kompakt omfatter PNS myelin glykoprotein med en molekylvekt på 22 kDa, som kalles perifer myelin protein-22 (PMP-22), som utgjør mindre enn 5% av det totale proteininnhold. PMP-22 har fire transmembrane domener og et glykosylert domene. Dette proteinet spiller ikke en betydelig strukturell rolle. Imidlertid er anomaliene til pmr-22 genet ansvarlig for visse arvelige humane neuropatologier.

For flere tiår siden ble det antatt at myelin skaper en inert membran som ikke utfører noen biokjemiske funksjoner. Imidlertid ble det senere funnet i myelin et stort antall enzymer involvert i syntese og metabolisme av myelinkomponenter. Flere enzymer som er tilstede i myelin, som er involvert i metabolismen fosfoinositid: fosfatidilinozitolkinaza, difosfatidilinozitolkinaza tilsvarende fosfatase og diglitseridkinazy. Disse enzymene er av interesse på grunn av den høye konsentrasjonen av polyfosfinositider i myelin og deres hurtige metabolisme. Det er tegn på nærværet i myelin av muskariniske kolinergreceptorer, G-proteiner, fosfolipaser C og E, proteinkinase C.

Myelin PNS avslørte Na / K-ATPase, som bærer transporten av monovalente kationer, så vel som 6'-nukleotidase. Tilstedeværelsen av disse enzymene antyder at myelin aktivt kan delta i aksonal transport.