Myelin

Myelin je jedinečná forma, jejíž organizací umožňuje provádět elektrický impuls podél nervových vláken s minimálním výdajem energie. Myelinové pouzdro je vysoce organizovaná vícevrstvá struktura tvořená vysoce roztaženými a modifikovanými plazmatickými membránami Schwannových (v PNS) a oligodendrogliálních (v centrálním nervovém systému) buňkách.

Obsah vody v myelinu je asi 40%. Charakteristickým znakem myelinu ve srovnání s jinými buňkami je, že obsahuje v průměru 70% lipidů a 30% bílkovin (vztaženo na suchou hmotnost). Většina biologických membrán má vyšší poměr bílkovin k lipidům.

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

Lipitor mielina síťový

Všechny lipidy nalezen v mozku potkanů, a jsou přítomny v myelinu, t. E. žádný lipid lokalizován výlučně v nemielinovyh struktur (s výjimkou specifického mitochondriální lipidů difosfatidilglitserola). Kontraverz je také pravdivý: neexistují takové myelinové lipidy, které by nebyly nalezeny v jiných subcelulárních frakcích mozku.

Cerebroside je nejtypičtější složkou myelinu. S výjimkou prvního období vývoje těla je koncentrace cerebroside v mozku přímo úměrná množství myelinu v něm. Pouze 1/5 celkového obsahu galaktolipidů v myelinu se vyskytuje v sulfátové formě. Cerebrosidy a sulfatidy hrají důležitou roli v stabilitě myelinu.

Myelin je také charakterizován vysokou hladinou jeho hlavních lipidů - cholesterolu, běžných galaktolipidů a plazmalogenu obsahujícího ethanolamin. Bylo zjištěno, že až 70% mozkového cholesterolu je v myelinu. Vzhledem k tomu, že skoro polovina bílé hmoty mozku může sestávat z myelinu, je zřejmé, že mozok obsahuje největší množství cholesterolu ve srovnání s jinými orgány. Vysoká koncentrace cholesterolu v mozku, zejména v myelinu, je určena hlavní funkcí neuronální tkáně - generování a vedení nervových impulzů. Vysoký obsah cholesterolu v myelinu a zvláštnost jeho struktury vedou ke snížení úniku iontů přes neuronovou membránu (kvůli vysoké odolnosti).

Fosfatidylcholin je také podstatnou součástí myelinu, ačkoli sfingomyelin je obsažen v relativně malém množství.

Lipidové složení jak šedé hmoty, tak bílé hmoty mozku je zřetelně odlišné od složení myelinu. Složení myelinu mozku všech studovaných druhů savců je téměř stejné; existují pouze malé rozdíly (například potkanův myelin má méně sfingomyelinu než býček myelinu nebo člověka). Existují určité odchylky, v závislosti na umístění myelinu, například myelinu izolovaného z míchy, má vyšší hodnotu poměru lipidů k proteinu než myelin z mozku.

Myelin také obsahuje polyfosfatidylinositoly, jejichž trifosfoinositid je 4 až 6% celkového myelinového fosforu a difosfoinositid je od 1 do 1,5%. Drobné složky myelinu zahrnují alespoň tři estery cerebroside a dva lipidy založené na glycerolu; Myelin také obsahuje některé alkány s dlouhým řetězcem. Myelin savců obsahuje od 0,1 do 0,3% gangliosidů. Myelin obsahuje více monosalogangliosidu v M1 ve srovnání s tím, co se vyskytuje v membránách mozku. Myelin mnoha organismů, včetně lidí, obsahuje jedinečný gangliosid sialozilgalaktosylceramidu OM4.

Lipitor mielina NSP

Myelinové lipidy periferního a centrálního nervového systému jsou kvalitativně podobné, ale existují kvantitativní rozdíly mezi nimi. Myelin PNS obsahuje méně cerebrosidů a sulfatid a významně více sfingomyelinu než myelin CNS. Je zajímavé poznamenat přítomnost gangliosidu OMP charakteristického pro myelin PTS u některých organismů. Rozdíly v složení myelinových lipidů v centrálním a periferním nervovém systému nejsou tak významné jako jejich rozdíly v složení bílkovin.

Myelinové proteiny centrálního nervového systému

Bílkovinné složení myelinu v centrálním nervovém systému je jednodušší než u jiných mozkových membrán a představuje převážně proteolipidy a bazické proteiny, které tvoří 60-80% celkového množství. Glykoproteiny jsou přítomny v mnohem menších množstvích. Myelinový centrální nervový systém obsahuje unikátní proteiny.

U myelinu je lidská CNS charakterizována kvantitativní prevalencí dvou proteinů: kladně nabitý kationtový myelinový protein (MBP) a protein myelin proteolipid (PLP). Tyto proteiny jsou hlavními složkami myelinu centrálního nervového systému všech savců.

Myelinový proteolipid PLP (proteolipidový protein), známý také jako protein Folca, má schopnost rozpouštění v organických rozpouštědlech. Molekulová hmotnost PLP je přibližně 30 kD (Da-Dalton). Jeho aminokyselinová sekvence je extrémně konzervativní, molekula tvoří několik domén. Molekula PLP zahrnuje tři mastné kyseliny, obvykle palmitové, olejové a stearové, spojené s aminokyselinovými zbytky etherovou vazbou.

Myelin CNS obsahuje poněkud menší množství jiného proteolipidu - DM-20, pojmenovaného podle jeho molekulové hmotnosti (20 kDa). Analýza DNA i objasnění primární struktury ukázaly, že DM-20 je tvořen štěpením 35 aminokyselinových zbytků z proteinu PLP. Během vývoje se DM-20 objevuje dříve než PLP (v některých případech ještě před vznikem myelinu); naznačují, že kromě strukturální role při tvorbě myelinu se může podílet na diferenciaci oligodendrocytů.

Na rozdíl od myšlenky, že PLP je nezbytná pro tvorbu kompaktního multilamelárního myelinu, dochází k tvorbě myelinu u myší vyřazených z PLP / DM-20 pouze s malými odchylkami. U takových myší je však délka života snížena a celková mobilita je narušena. Naproti tomu přirozeně se vyskytující mutace v PLP, včetně zvýšené exprese (normální nadměrná exprese PLP), mají vážné funkční důsledky. Je třeba uvést, že významné množství proteinů PLP a DM-20 jsou uvedeny v CNS, informační RNA pro PLP je v PNS, a tam je malé množství proteinu syntetizovány, ale nejsou zahrnuty v myelinu.

Kationtové proteinu myelinu (MBP), přitahuje pozornost výzkumných pracovníků vzhledem k jeho antigenní charakter - při podávání zvířatům, způsobí autoimunitní odpověď, tzv experimentální alergická encefalomyelitida, což je model závažného neurodegenerativního onemocnění - roztroušené sklerózy.

Aminokyselinová sekvence MBP v mnoha organismech je vysoce konzervativní. MBP se nachází na cytoplazmatické straně myelinových membrán. Má molekulovou hmotnost 18,5 kD a postrádá známky terciární struktury. Tento základní protein odhaluje mikroheterogenitu během elektroforézy v alkalických podmínkách. Většina studovaných savců obsahovala různé množství isoformy MBP, které měly významnou společnou část aminokyselinové sekvence. Molekulová hmotnost ICBM myší a potkanů je 14 kDa. MBR s nízkou molekulovou hmotností má stejné aminokyselinové sekvence na N- a C-koncové části molekuly jako zbytek ICBM, ale je charakterizována redukcí přibližně 40 aminokyselinových zbytků. Poměr těchto základních proteinů se mění během vývoje: dospělé krysy a myši mají více ICBM s molekulovou hmotností 14 kDa než MBD s molekulovou hmotností 18 kDa. Dvě další izoformy ICBM, které se také nacházejí v mnoha organismech, mají molekulovou hmotnost 21,5 a 17 kDa. Jsou tvořeny připojením k hlavní struktuře polypeptidové sekvence přibližně 3 kDa.

Elektroforetická separace myelinových proteinů odhaluje proteiny s vyšší molekulovou hmotností. Jejich počet závisí na typu organismu. Například myš a potkan mohou obsahovat takové proteiny až do 30% z celkového počtu. Obsah těchto proteinů se také liší v závislosti na věku zvířete: čím je mladší, tím méně je v mozku myelin, ale více proteinů v něm má vyšší molekulovou hmotnost.

Enzym 2'3'-cyklický nukleotid Z'-fosfodiesteráza (CNP) představuje několik procent celkového obsahu myelinových proteinů v buňkách CNS. Je to mnohem víc než u jiných typů buněk. CNP protein není hlavní složkou kompaktního myelinu, je koncentrován pouze v určitých oblastech myelinového pláště, které jsou spojeny s cytoplazmou oligodendrocytu. Protein je lokalizován v cytoplazmě, ale jeho část je spojena s membránovým cytoskeletem - F-aktinem a tubulinem. Biologickou funkcí CNP může být regulace struktury cytoskeletu pro urychlení růstových procesů a diferenciaci oligodendrocytů.

Mielinassotsiirovanny glykoprotein (MAG), - kvantitativně minoritní složka čištěného myelinu má molekulovou hmotnost 100 kDa, který se nachází v CNS v malém množství (méně než 1% z celkového proteinu). MAG má jednu transmembránovou doménu, která odděluje vysoce glykosylovanou extracelulární část molekuly složenou z pěti imunoglobulinových domén z intracelulární domény. Jeho celková struktura je podobná adheznímu proteinu neuronálních buněk (NCAM).

MAG není přítomen v kompaktním, multilamelárním myelinu, ale nachází se v peri-axonálních membránách oligodendrocytů tvořících myelinové vrstvy. Připomeňme, že periaksonalnaya oligodendrocytů membránou - umístěné nejblíže k plasmové membráně axonu, ale přesto tyto dvě membrány neroztaví, ale jsou od sebe odděleny mezerou extracelulární. Takové zařízení lokalizace MAG, a že tento protein se týká imunoglobulinů, potvrzuje jeho účast v procesech adheze a přenosů (signalizaci) a mezi axolemma mielinobrazuyuschimi oligodendrocytů během myelinizace. Kromě toho je MAG jednou ze složek bílé hmoty CNS, která inhibuje růst neuritů v tkáňové kultuře.

Z ostatních glykoproteinů bílé hmoty a myelinu je třeba poznamenat menší myelinolygodendrocytický glykoprotein (Myelin-oligodendrocytic glycoprotein, MOG). MOG je transmembránový protein obsahující jednu doménu podobnou imunoglobulinům. Na rozdíl od MAG, který se nachází ve vnitřních vrstvách myelinu, je MOG lokalizován v jeho povrchových vrstvách, takže se může podílet na přenosu extracelulárních informací na oligodendrocyt.

Malá množství charakteristických membránových proteinů lze identifikovat pomocí elektroforézy na polyakrylamidovém gelu (PAGE) (např. Tubulinu). Elektroforéza s vysokým rozlišením demonstruje přítomnost dalších menších skupin proteinů; mohou být spojeny s přítomností řady enzýmů myelinového pláště.

Proteiny myelinu PNS

Myelin PNS obsahuje některé unikátní bílkoviny a některé bílkoviny společné s bílkovinami myelinu CNS.

P0 - hlavní proteinový myelin PNS, má molekulovou hmotnost 30 kDa, je více než polovina proteinů myelinu PNS. Je zajímavé poznamenat, že i když se liší od PLP v aminokyselinové sekvenci, cesty posttranslační modifikace a struktury, oba tyto proteiny jsou stejně důležité pro tvorbu myelinové struktury CNS a PNS.

Obsah MBP v myelinu PNS činí 5-18% celkového množství bílkovin, na rozdíl od CNS, kde jeho frakce dosáhne jedné třetiny celkového proteinu. Stejné čtyři formy MBP proteinu s molekulovou hmotností 21, 18,5, 17 a 14 kDa nalezené v myelinu centrálního nervového systému jsou také přítomny v PNS. U dospělých hlodavců je MBP s molekulovou hmotností 14 kDa (podle klasifikace periferních myelinových proteinů nazýván "Pr") nejvýznamnější složkou všech kationtových proteinů. V myelinu PNS existuje také MBP s molekulovou hmotností 18 kDa (v tomto případě se nazývá "protein P1"). Je třeba poznamenat, že význam proteinové rodiny MBP není pro myelinovou strukturu PNS tak velký, jako pro CNS.

Glikoproteinı mielina NSP

Kompaktní myelin PNS obsahuje glykoprotein s molekulovou hmotností 22 kDa nazývaný periferní myelinový protein 22 (PMP-22), jehož podíl je menší než 5% celkového obsahu bílkovin. PMP-22 má čtyři transmembránové domény a jednu glykosylovanou doménu. Tento protein nehraje významnou strukturální úlohu. Avšak anomálie genu pmr-22 jsou zodpovědné za určité dědičné lidské neuropatologie.

Před několika desetiletími se věřilo, že myelin vytváří inertní membránu, která nevykonává žádné biochemické funkce. Později v myelinu bylo zjištěno velké množství enzymů podílejících se na syntéze a metabolismu myelinových složek. Některé enzymy přítomné v myelinu, podílející se na metabolismu fosfoinositid: fosfatidilinozitolkinaza, difosfatidilinozitolkinaza odpovídající fosfatázové a diglitseridkinazy. Tyto enzymy jsou zajímavé kvůli vysoké koncentraci polyfosfoinositid v myelinu a jejich rychlému metabolismu. Existuje důkaz přítomnosti muskarinových cholinergních receptorů, G-proteinů, fosfolipáz C a E, proteinkinázy C v myelinu.

Myelin PNS odhalil Na / K-ATPázu, která nese transport monovalentních kationtů, stejně jako 6'-nukleotidázu. Přítomnost těchto enzymů naznačuje, že myelin se může aktivně podílet na transportu axonů.