중간 필라멘트

Intermediate filament
중간 필라멘트 테일 도메인
PDB 1ifr EBI.jpg
층상 a/c 구상 영역의 구조
식별자
기호.IF_tail
팜PF00932
인터프로IPR001322
프로 사이트PDOC00198
SCOP21ivt/SCOPe/SUPFAM
중간 필라멘트 로드 영역
PDB 1gk4 EBI.jpg
인간 비멘틴 코일 2b 단편(cys2)
식별자
기호.필라멘트
팜PF00038
인터프로IPR016044
프로 사이트PDOC00198
SCOP21gk7/SCOPe/SUPFAM
중간 필라멘트 헤드(DNA 결합) 영역
식별자
기호.필라멘트_헤드
팜PF04732
인터프로IPR006821
SCOP21gk7/SCOPe/SUPFAM
페리페린뉴럴중간필라멘트단백질
식별자
기호.PRPH
Alt.NEF4
NCBI유전자5630
HGNC9461
옴170710
참조NM_006262.3
유니프로트P41219
기타 데이터
궤적12장 문제 13.12
네스틴뉴런줄기세포중간필라멘트단백질
식별자
기호.NES
NCBI유전자10763
HGNC7756
옴600915
참조NP_006608
유니프로트P48681
기타 데이터
궤적제1장 문제 23.1

중간 필라멘트(IF)는 척추동물과 많은 무척추동물의 [1][2][3]세포에서 발견되는 세포골격 구조 구성요소이다.IF 단백질의 상동성은 무척추동물인 두족지아종에서 [4]발견되었다.

중간 필라멘트는 공통의 구조 및 배열 특징을 공유하는 관련 단백질의 패밀리로 구성됩니다.평균 직경(10nm)이 근육 세포에서 발견되는 더 좁은 미세 필라멘트(액틴)와 더 넓은 미오신 필라멘트 사이에 있기 때문에 초기에 '중간'으로 지정되었던 중간 필라멘트의 직경은 이제 일반적으로 액틴 미세 필라멘트(7nm)와 미세관(25nm)[1][5]과 비교된다.동물 중간 필라멘트는 아미노산 배열과 단백질 [6]구조의 유사성에 따라 6가지 유형으로 분류된다.대부분의 타입은 세포질이지만, 타입 V는 핵라민이다.미세관과 달리 세포 내 IF 분포는 미토콘드리아나 소포체 [7]분포와 좋은 상관관계를 보이지 않는다.

구조.

중간 필라멘트의 구조

중간 필라멘트(IF)를 형성하는 단백질의 구조는 복제된 cDNA에서 [8]파생된 인간 표피 케라틴의 아미노산 배열에 대한 컴퓨터 분석에 의해 처음 예측되었다.두 번째 케라틴 배열의 분석 결과, 두 가지 유형의 케라틴은 약 30%의 아미노산 배열 호몰로지를 공유하지만 2차 구조 [9]도메인의 유사한 패턴을 공유한다는 것이 밝혀졌다.첫 번째 모델에서 제시된 바와 같이, 모든 IF 단백질은 3개의 링커 [9][10]영역으로 분리된 4개의 알파 나선 세그먼트(1A, 1B, 2A, 2B)로 구성된 중심 알파 나선 막대 도메인을 가진 것으로 보인다.

중간 필라멘트의 중심 구성 요소는 코일 코일 구조라고 불리는 두 개의 얽힌 단백질 쌍입니다.이 이름은 각 단백질의 구조가 나선형이고, 뒤엉킨 쌍도 나선형 구조라는 사실을 반영한다.한 쌍의 케라틴의 구조적 분석은 코일-코일을 형성하는 두 단백질이 소수성 [11][12]상호작용에 의해 결합한다는 것을 보여준다.중앙 도메인에서 대전된 잔류물은 중앙 [11]도메인에서 쌍의 결합에 큰 역할을 하지 않습니다.

세포질 IF는 Non-Polar Unit-Length Filaments(ULF; 비극성 단위 길이 필라멘트)로 조립됩니다.동일한 ULF는 가로로 교차하는 역평행성 수용성 4중합체로 머리부터 꼬리까지를 원형 섬유로 짝을 이루는 원형 필라멘트에 연결하며, 그 중 4개는 중간 [13]필라멘트로 감긴다.조립 프로세스의 일부에는 ULF가 조여지고 직경이 작아지는 압축 단계가 포함됩니다.이러한 압축의 이유는 잘 알려져 있지 않으며 IF의 직경은 6~12 nm 범위로 관찰된다.

IF 단백질의 N-말단과 C-말단은 비알파 나선형 영역이며 IF 패밀리 전체에 걸쳐 길이와 배열에 큰 변화를 보인다.N 말단 "헤드 도메인"은 DNA를 [14]결합합니다.비멘틴 머리는 핵구조와 염색질 분포를 바꿀 수 있으며, HIV-1 단백질 분해효소에 의한 머리 해방은 HIV-1과 관련된 세포병리 형성 및 [15]발암에 중요한 역할을 할 수 있다.머리 부분의 인산화 작용은 필라멘트 [16]안정성에 영향을 미칠 수 있다.머리는 동일한 [17]단백질의 막대 도메인과 상호작용하는 것으로 나타났다.

C 말단 "꼬리 도메인"은 서로 다른 [18]IF 단백질 사이의 극단적인 길이 변화를 보여준다.

테트라머의 반평행 배향은 플러스 끝과 마이너스 끝을 가진 미세관 및 마이크로필라멘트와 달리 IF는 극성이 결여되어 세포 운동성과 세포 내 수송의 기초가 될 수 없음을 의미한다.

또, 액틴이나 튜불린과는 달리, 중간 필라멘트는 뉴클레오시드 삼인산의 결합 부위를 포함하지 않는다.

세포질 IF는 미세관이나 액틴 섬유와 같은 트레드밀링을 거치지 않고 역동적이다.[19]

생체역학적 특성

IF는 초기 길이의 [20]몇 배로 늘어날 수 있는 변형 가능한 단백질이다.이러한 대규모 변형을 촉진하는 열쇠는 다양한 [12]변형 수준에서 변형 메커니즘의 계단식 활성화를 촉진하는 계층 구조 때문이다.처음에는 단위 길이 필라멘트의 결합된 알파 나선들이 팽팽해지면서 풀리고, 그 후에 변형률이 증가하면 베타 시트로 전환되고, 마지막으로 베타 시트와 ULF 단량체 사이의 수소 결합이 서로 [12]미끄러집니다.

종류들

다양한 중간 필라멘트 단백질을 코드하는 약 70개의 다른 인간 유전자가 있다.단, 다양한 종류의 IF는 기본적인 특성을 공유합니다.일반적으로 이들은 모두 완전히 조립되었을 때 직경이 9~11nm인 폴리머입니다.

동물 IF는 아미노산 배열과 단백질 [6]구조의 유사성에 따라 6가지 유형으로 분류된다.

타입 I 및 II – 산성 및 염기성 케라틴

상피세포 주위의 케라틴 중간 필라멘트(빨간색으로 얼룩져 있음)
상세 정보:사이토케라틴

이러한 단백질은 IF 중에서 가장 다양하며 I형(산)과 II형(염기성) IF 단백질을 구성한다.많은 Isoforms는 2개의 그룹으로 나뉩니다.

그룹에 관계없이 케라틴은 산성 또는 염기성이다.산성과 염기성 케라틴은 서로 결합하여 산성 염기성 헤테로디미터를 형성하고 이 헤테로디머들은 결합하여 케라틴 [6]필라멘트를 형성합니다.

사이토케라틴 필라멘트는 서로 측면으로 연결되어 반경 50 nm의 두꺼운 다발을 형성합니다.이러한 다발의 최적 반경은 장거리 정전기 반발력과 단거리 소수성 [21]흡인력 사이의 상호작용에 의해 결정된다.그 후, 이러한 번들은 접합부를 통해 교차하여 상피 세포의 세포질에 걸친 동적 네트워크를 형성합니다.

타입 III

섬유아세포 중 비멘틴 섬유

유형 III 중간 필라멘트 단백질로 분류되는 4개의 단백질이 있으며, 호모 또는 헤테로폴리머 단백질을 형성할 수 있다.

타입 IV

타입 V – 핵 라민

라민은 세포핵에 구조기능을 가진 섬유단백질이다.

메타조아 세포에는 길이와 pI가 다른 A형과 B형 라민이 있다.인간의 세포는 세 가지 다른 조절 유전자를 가지고 있다.B형 라민은 모든 셀에 존재합니다.LMNB1 및 LMNB2 유전자는 각각 5q23 및 19q13에서 B형 라민, 적층 B1, B2를 발현한다.A형 라민은 위배 후에만 발현된다.라민 A와 C는 가장 일반적인 A형 라민이며 1q21에서 발견된 LMNA 유전자의 스플라이스 변형입니다.

이러한 단백질은 핵 구획의 두 영역인 핵 적층(핵 외피의 내부 표면과 핵소체 베일의 핵소체 전체에 인접한 단백질 구조층)에 국재한다.

라민과 척추동물의 세포골격 IF를 비교한 결과 라민은 코일 1b 내에 42개의 잔여물(6개의 헵타드)을 추가로 가지고 있는 것으로 나타났다.c 말단 꼬리 도메인에는 NLS(Nuclear Localization Signal)와 Ig-fold-like 도메인과 대부분의 경우 이소프레닐화 및 카르복시메틸화(Carboxymethylated)된 카르복시 말단 CaX 박스가 포함됩니다(라민 C에는 CAAX 박스가 없습니다).또한 라민 A를 가공하여 마지막 15개의 아미노산과 그 파르네실화 시스테인을 제거한다.

유사분열 중에 라민은 MPF에 의해 인산화되며, 이는 라미나와 핵 외피의 [6]분해를 촉진한다.

타입 VI

  • 비즈 필라멘트:필렌신,[6] 파키닌
  • Nestin(한때 재분류를 위해 제안되었지만 차이로 인해 VI IF 단백질 [24]유형으로 남아 있음)

척추동물만.타입 I-IV에 관한 것.아직 [25]특정 유형에 할당되지 않은 다른 새로 발견된 IF 단백질을 포함하는 데 사용됩니다.

기능.

세포 접착

혈장막에서 일부 케라틴 또는 데스민은 어댑터 단백질을 통해 데스모솜(세포-세포 접착) 및 헤미데스모솜(세포-매트릭스 접착)과 상호작용한다.

관련 단백질

필라그린은 표피 세포의 케라틴 섬유에 결합합니다.플렉틴은 비멘틴을 다른 비멘틴 섬유뿐만 아니라 미세 필라멘트, 미세관, 그리고 미오신 II와 연결시킨다.키네신은 연구 중이며 운동단백질을 통해 비멘틴과 튜뷸린을 연결하는 것이 권장된다.

상피 세포의 케라틴 필라멘트는 플라코글로빈, 데스모플라킨, 데스모글린, 데스모콜린을 통해 데스모솜과 연결된다; 데스민 필라멘트는 심장 근육 세포에서 비슷한 방식으로 연결된다.

IF 유전자의 돌연변이로 인한 질병

다른 유기체에서는

IF 단백질은 핵 라민의 형태로 동물들 사이에서 보편적이다.히드라는 라민에서 파생된 추가적인 "네마토실린"을 가지고 있다.세포질 IF(타입 I-IV)는 빌라테리아에서만 발견되며, 또한 "타입 V" 핵 라민을 포함하는 유전자 복제 사건에서 비롯되었다.또한, 몇몇 다른 다양한 종류의 진핵생물들은 라민을 가지고 있으며,[25] 이는 단백질의 초기 기원을 암시한다.

크기나 형태 기반 정의는 단통군을 포함하지 않는다는 점에서 "중간 필라멘트 단백질"에 대한 구체적인 정의는 없었다.네트워크 형성 비드 라민(타입 VI)과 같은 특이한 단백질의 포함으로, 현재 분류는 핵 라민 및 그 많은 후손을 포함하는 분류군으로 이동하고 있으며, 배열 유사성과 엑손 구조로 특징지어진다.따라서 초승달, 폐포, 테트린, 에피플라스민 등 기능적으로 유사한 단백질은 단지 ""이다.IF라이크"수렴 [25]진화를 통해 생겨난 것 같습니다.

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