Миелин

Миелин е уникална формация, чиято организация ви позволява да провеждате електрически импулси по дължината на нервните влакна с минимален разход на енергия. Миелиновата обвивка - високо организиран слоеста структура, състояща се от един силно опъната и модифицирани плазмените мембрани на Schwann (в ПНС) и олигодендроглиални (CNS) клетки.

Съдържанието на вода в миелина е около 40%. Отличителна черта на миелина в сравнение с други клетки е, че съдържа средно 70% липиди и 30% протеин (на база сухо тегло). Повечето биологични мембрани имат по-високо съотношение протеини към липиди.

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

Lipitor mielina мрежа

Всички липиди намерени в мозъка на плъх, и присъстват в миелин, т. Е. Не липид локализиран изключително в nemielinovyh структури (с изключение на специфична митохондриална липид difosfatidilglitserola). Обратното също е вярно: няма такива миелинови липиди, които не биха били намерени в други субцелекулни фракции на мозъка.

Cerebroside е най-типичният компонент на миелина. С изключение на най-ранния период на развитие на тялото, концентрацията на церебросад в мозъка е пряко пропорционална на количеството миелин в него. Само 1/5 от общото съдържание на галактолипид в миелина се получава в сулфатна форма. Цереброзидите и сулфатидите играят важна роля за стабилността на миелина.

Миелин се характеризира също така с високо ниво на основните си липиди - холестерол, обикновени галактолипиди и съдържащ етаноламин плазмалоген. Установено е, че до 70% от мозъчния холестерол е в миелина. Тъй като почти половината от бялото вещество на мозъка може да се състои от миелин, очевидно е, че мозъкът съдържа най-голямо количество холестерол в сравнение с други органи. Високата концентрация на холестерол в мозъка, особено в миелина, се определя от основната функция на нервната тъкан - генерирането и провеждането на нервни импулси. Високото съдържание на холестерол в миелина и особеността на неговата структура водят до намаляване на изтичането на йони през невронната мембрана (поради своята висока устойчивост).

Фосфатидилхолинът също е съществена част от миелина, въпреки че сфингомиелинът се съдържа в относително малко количество.

Липидният състав на сивата материя и на бялото вещество на мозъка е ясно различен от този на миелина. Съставът на миелина на мозъка на всички изследвани видове бозайници е почти същият; има само малки разлики (например, миелинът на плъх има по-малко сфингомиелин от миелиновия бик или от човека). Има някои вариации, в зависимост от местоположението на миелина, например миелин, изолиран от гръбначния мозък, има по-висока стойност на съотношението липид към протеин, отколкото миелина от мозъка.

Миелин също съдържа полифосфатидилинозитоли, чийто трифосфоинозитид е 4 до 6% от общия миелинов фосфор, а дифосфоинозитът е от 1 до 1,5%. Малките компоненти на миелина включват най-малко три естери на церебросад и два липида на базата на глицерол; Миелин също съдържа някои алкани с дълга верига. Миелинът от бозайници съдържа от 0,1 до 0,3% ганглиозиди. Миелин съдържа повече монозалогangлиозид в M1 в сравнение с това, което се намира в мембраните на мозъка. Миелинът от много организми, включително хора, съдържа уникален ганглиозид от sialozilgalactosylceramide OM4.

Lipitor mielina НСП

Миелиновите липиди на периферната и централната нервна система са качествено подобни, но има количествени разлики между тях. Миелин PNS съдържа по-малко церброзиди и сулфатиди и значително повече сфингомиелин в сравнение с миелин CNS. Интересно е да се отбележи наличието на ганглиозид ОМР, характерен за миелин PTS на някои организми. Разликите в състава на миелиновите липиди на централната и периферната нервна система не са толкова значителни, колкото техните разлики в протеиновия състав.

Миелинови протеини от централната нервна система

Белтъчният състав на миелина на централната нервна система е по-прост от този на другите мозъчни мембрани и е представен предимно от протеолипиди и основни протеини, които съставляват 60-80% от общото количество. Гликопротеините присъстват в много по-малки количества. Миелиновата централна нервна система съдържа уникални протеини.

За човешки миелинов CNS количествена характеристика преобладаване на два протеина: положително заредената катионна миелинов протеин (миелин основен протеин, МВР) и миелин протеолипиден (миелин протеолипиден протеин, PLP). Тези протеини са основните съставки на миелина на централната нервна система на всички бозайници.

Миелиновият протеолипид PLP (протеолипиден протеин), известен също като Folca протеин, има способността да се разтваря в органични разтворители. Молекулното тегло на PLP е приблизително 30 kD (Da-Dalton). Неговата аминокиселинна последователност е изключително консервативна, молекулата образува няколко домейна. PLP молекулата включва три мастни киселини, обикновено палмитични, олеинови и стеарични, свързани с аминокиселинни радикали чрез етерна връзка.

Миелин ЦНС съдържа малко по-малко количество от друг протеолипид - DM-20, наречен по молекулното му тегло (20 kDa). И двата ДНК анализа и избистрянето на първичната структура показват, че DM-20 се образува чрез разцепване на 35 аминокиселинни остатъка от протеина PLP. По време на разработването, DM-20 се появява по-рано от PLP (в някои случаи дори преди появата на миелин); предполагат, че освен структурната роля при формирането на миелина, тя може да участва в диференциацията на олигодендроцитите.

Противно на представата, че PLP е необходима за образуването на компактен мултиламерен миелин, процесът на образуване на миелин в мишки, изхвърлени от PLP / DM-20, се извършва само с малки отклонения. При такива мишки обаче продължителността на живота е намалена и цялостната мобилност е нарушена. Обратно, природно възникващите мутации в PLP, включително повишената му експресия (нормална PLP свръхекспресия), имат сериозни функционални последици. Трябва да се отбележи, че значителни количества от протеини PLP и DM-20 са представени в ЦНС, РНК за PLP е в ПНС и има малко количество протеин синтезирани, но не са включени в миелин.

Катионни миелинов протеин (МВР) е привлякла вниманието на изследователите поради антигенна си природа - когато се прилага на животни причинява автоимунно отговор, така наречената експериментален алергичен енцефаломиелит, който е модел на тежка невродегенеративно заболяване - множествена склероза.

Аминокиселинната последователност на МВР в много организми е силно запазена. МВР се намира на цитоплазмената страна на миелиновите мембрани. Той има молекулно тегло 18,5 kD и е лишен от признаци на третична структура. Този основен протеин разкрива микрохетерогенност по време на електрофореза при алкални условия. Повечето от изследваните бозайници съдържат различни количества MBP изоформи, имащи значителна обща част от аминокиселинната последователност. Молекулното тегло на ICBM на мишки и плъхове е 14 kDa. МБР с ниско молекулно тегло има същите аминокиселинни последователности в N- и С-крайните части на молекулата като останалата част от ICBM, но се характеризира с намаляване на около 40 аминокиселинни остатъка. Съотношението на тези основни протеини варира по време на развитието: зрелите плъхове и мишките имат повече ICBM с молекулна маса 14 kDa, отколкото MBD с молекулно тегло 18 kDa. Две други изоформи на ICBMs, също намерени в много организми, имат молекулно тегло съответно 21,5 и 17 kDa. Те се формират чрез прикрепване към основната структура на полипептидна последователност от около 3 kDa.

Електрофоретичното отделяне на миелиновите протеини разкрива протеини с по-високо молекулно тегло. Техният брой зависи от вида на организма. Например, мишка и плъх могат да съдържат такива протеини до 30% от общото количество. Съдържанието на тези протеини също варира в зависимост от възрастта на животното: колкото по-млада е, толкова по-малко в мозъчния миелин, но колкото повече протеини в него има по-високо молекулно тегло.

Ензимът 2'3'-цикличен нуклеотид Z'-фосфодиестераза (CNP) представлява няколко процента от общото съдържание на миелинови протеини в CNS клетки. Това е много повече, отколкото в други видове клетки. CNP протеинът не е основният компонент на компактния миелин, той се концентрира само в определени области на миелиновата обвивка, свързани с цитоплазмата на олигодендроцита. Протеинът се локализира в цитоплазмата, но част от него се свързва с мембранния цитоскелет - F-актин и тубулин. Биологичната функция на CNP може да бъде да се регулира структурата на цитоскелета, за да се ускорят растежните процеси и диференциацията в олигодендроцитите.

Mielinassotsiirovanny гликопротеин (MAG) - количествено второстепенен компонент на миелин пречиства има молекулно тегло от 100 кД, намерено в ЦНС в малко количество (по-малко от 1% от общия протеин). MAG има единичен трансмембранен домен, който отделя силно гликозилираната извънклетъчна част на молекулата, съставена от пет имуноглобулиноподобни домена от вътреклетъчния домен. Общата му структура е подобна на протеина на невронална клетъчна адхезия (NCAM).

MAG не присъства в компактен, многослоен миелин, но се намира в пери-аксоналните мембрани на олигодендроцитите, образуващи миелинови слоеве. Припомнете си, че periaksonalnaya олигодендроцитен мембрана - намира най-близо до плазмената мембрана на аксона, но въпреки това тези две мембрани не предпазител, но са разделени от извънклетъчния празнина. Тази функция локализация на MAG, и че този протеин се отнася до суперсемейството на имуноглобулините, потвърждава неговото участие в процесите на адхезия и трансфер (сигнализация) и между олигодендроцитите на axolemma mielinobrazuyuschimi време миелинизация. В допълнение, МАГ е един от компонентите на бялото вещество на ЦНС, което инхибира растежа на невритите в тъканната култура.

От другите гликопротеини на бялото вещество и миелина трябва да се отбележи малък миелинолигодендроцитен гликопротеин (миелин-олигодендроцитен гликопротеин, MOG). MOG е трансмембранен протеин, съдържащ единичен имуноглобулиноподобен домен. За разлика от MAG, който се намира във вътрешните слоеве на миелина, MOG се локализира в повърхностните си слоеве, така че може да участва в трансфера на извънклетъчна информация към олигодендроцита.

Малки количества от характерни мембранни протеини могат да бъдат идентифицирани чрез полиакриламидна гел електрофореза (PAGE) (напр. Тубулин). Електрофорезата с висока разделителна способност показва наличието на други малки групи протеини; те могат да бъдат свързани с наличието на редица миелинови обвиващи ензими.

Протеини на миелин PNS

Myelin PNS съдържа някои уникални протеини, както и някои протеини, които са общи с протеините на миелин CNS.

Р0 - основният протеин миелин PNS, има молекулна маса 30 kDa, е повече от половината от протеините миелин PNS. Интересно е да се отбележи, че въпреки че се различава от PLP в аминокиселинната последователност, пътищата на пост-транслационна модификация и структура, въпреки това и двата протеина са еднакво важни за образуването на миелиновата структура на CNS и PNS.

Съдържанието на MBP в миелина на PNS е 5-18% от общото количество протеин, за разлика от CNS, където неговата фракция достига една трета от общия протеин. Същите четири форми на MBP протеин с молекулни тегла съответно 21, 18,5, 17 и 14 kDa, намиращи се в миелина на централната нервна система, също присъстват в PNS. При възрастни гризачи МВР с молекулна маса 14 kDa (според класификацията на периферните миелинови протеини е наречена "Pr") е най-значимият компонент на всички катионни протеини. В миелина на PNS има и MBP с молекулна маса 18 kDa (в този случай се нарича "протеин Р1"). Трябва да се отбележи, че значението на семейството протеини на МВР не е толкова голямо за миелиновата структура на PNS, както и за ЦНС.

Glikoproteinı mielina НСП

Компактният миелин PNS съдържа гликопротеин с молекулна маса 22 kDa, наречен периферен миелинов протеин 22 (PMP-22), чийто процент е по-малък от 5% от общото съдържание на протеини. PMP-22 има четири трансмембранни домена и един гликозилиран домен. Този протеин не играе значителна структурна роля. Въпреки това, аномалиите на pmr-22 гена са отговорни за някои наследствени човешки невропатологии.

Преди няколко десетилетия се смяташе, че миелинът създава инертна мембрана, която не изпълнява никакви биохимични функции. По-късно, обаче, в миелина се откриват голям брой ензими, участващи в синтеза и метаболизма на миелиновите компоненти. Няколко присъстващи в миелин ензими, участващи в метаболизма на фосфоинозитид: fosfatidilinozitolkinaza, difosfatidilinozitolkinaza съответния фосфатаза и diglitseridkinazy. Тези ензими са от интерес поради високата концентрация на полифосфоинозити в миелина и техния бърз метаболизъм. Съществуват доказателства за наличието в миелина на мускаринови холинергични рецептори, G-протеини, фосфолипази С и Е, протеин киназа С.

Миелин PNS разкрива Na / K-АТРаза, която носи транспорта на моновалентни катиони, както и 6'-нуклеотидаза. Наличието на тези ензими предполага, че миелинът може активно да участва в аксоналния транспорт.