بوجود آمدن گابت ها ایجاد فواصلی بین رشتههای شبکه میکند که در این فواصل و فضاها اجزای سلول امکان حرکت براونی پیدا

Transcript

1 33 اسکلت سلولی اسکلت سلولی )Cytoskeleton( یا اسکلت سیتوپالسمی از جنس پروتئین است و وظیفه آن از جمله موارد زیر است: 2( شکل دادن به سلول 3( جابجایی اندامکها و دیگر وزیکولها در داخل 1( استحکام سلول در مقابل فشارهای اعمال شده از خارج سلول. وضعیت اسکلت سلولی نشاندهنده تبدیل سل به ژل و بالعکس در سیتوزول میباشد که در واقع پلیمریزاسیون و دپلیمریزاسیون فیالمنتهای این شبکه امکان حرکت اندامکهای مختلف و وزیکولها را فراهم میآورد. اسکلت سلولی شامل: 1- ریزرشتهها یا میکروفیالمنتها )فیالمنت اکتینی یا )AF با قطر حدود 5-7nm 2- فیالمنتهای حدواسط )IF( یا تونوفیالمنت با قطر حدود 11-15nm 3- ریزلولهها یا میکروتوبولها )MT( با قطر 21-25nm میباشد. مشاهده سلول توسط میکروسکوپ الکترونی با ولتاژ باال )HVEM( منظره سه بعدی فیالمنتهای اسکلت سلولی را فراهم میکند که اصطالحا به آن شبکه میکروترابکوالر میگویند. در برخی نقاط این شبکه میکروترابکوالر وسیع شده و حفره ها یا وزیکولهایی ایجاد میشود که به این حفره یا وزیکولهای ایجاد شده در ساختار این شبکه گابت میکنند. )Gobet( می گویند. بوجود آمدن گابت ها ایجاد فواصلی بین رشتههای شبکه میکند که در این فواصل و فضاها اجزای سلول امکان حرکت براونی پیدا

2 33 1- ریزرشتهها یا میکروفیالمنت ها یا فیالمنت های اکتینی :)AFs( اکتین فراوانترین پروتئین درونسلولی در اکثر سلولهای یوکاریوتی است. خانواده ژنی اکتین در انسان شامل 6 ژن میباشد که ایزوفرمهای مختلف این پروتئین را کد میکنند: نکته ایزوفرم α- اکتین در سلولهای عضالنی دیده میشوند ایزوفرمهای β- اکتین و γ- اکتین در سلولهای غیرعضالنی حضور دارند β- اکتین در جلو یا لبه برجسته سلولهای متحرک دیده میشوند γ- اکتین نیز در سلولهایی که تحت فشار میباشند وجود دارد عملکردهای اکتین: مطالعات نشان میدهند که رشتههای اکتینی در فرآیند سیکلوز یا جریان سیتوپالسمی و مهاجرت یا جابجایی سلولی انقباض عضالنی حرکت آندوزومها در سیتوپالسم اسکلت غشایی)کورتکس( و حرکت باکتری های پاتوژن مانند لیستریا مونوسایتوجنز شیگال ریکتزیا یرسینیا انتروکولیتیکا و ویروس واکسینا در داخل سیتوزول سلولهای پستانداران نقش محوری و اساسی ایفا می کنند ساختمان اکتین ملکول های منومر G- اکتین به یکدیگر متصل شده و پلیمر راست گردان طویلی بنام فیالمان F- اکتین ایجاد می کنند. هر دور پلیمر اکتین 36 nm بوده که در آن منومرهای G- اکتین دو به دو پلیمریزه میشوند پلیمریزاسیون و دپلیمریزاسیون رشته اکتینی Mg +2 به همراه یون ATP اکتین به G- هر منومر اکتین متصل شده سپس با هیدرولیز ATP به ADP منومر G- اکتین به فیالمان F- اضافه می شود. در کل پلیمریزاسیون واحدهای G- اکتین به F- اکتین در حضور کاتیونها ( +2 K + Mg و + )Na صورت میگیرد. بطور قراردادی انتهایی که شکاف متصلشونده به ADP در آخرین ملکول اکتین در معرض قرار میگیرد انتهای منفی و انتهای مقابل آن جائیکه شکاف با واحدهای اکتین مجاور در حال تماس است بعنوان انتهای مثبت میباشد. پلیمریزاسیون واحدهای G- اکتین به F- اکتین در سه مرحله Elongation Nucleation و Steady state انجام میگیرد:

3 33 مدت زمان واکنش پلیمریزاسیون در شرایط in vitro دروه تاخیر آغازی period( )lag را نشان می دهد )منحنی صورتی( در حالیکه اگر قطعات فیالمنتی اکتین بعنوان هسته آغازگر واکنش پلیمریزاسیون اضافه شود مرحله طویل شدن )Elongation( به سرعت و بدون هرگونه دوره تاخیر صورت می گیرد)منحنی آبی(. زمانیکه طول اولیگومر به اندازه خاص )3 یا 4 زیرواحد( رسید بعنوان دانه پایدار یا هسته عمل کرده و مرحله طویل شدن )Elongation( با اضافه شدن منومرها به هر دو انتها به سرعت انجام می شود. در مرحله حالت پایدار) steady-state ( منومرهای G -اکتین با زیرواحدهای دو انتها تعویض می شوند بدون اینکه تغییری در جرم کل فیالمنت تاثیری داشته باشد. زمانیکه مرحله حالت پایدار) steady-state ( بدست آمد غلظت منومرهای G -اکتین که با فیالمنت اکتین در تعادل هستند غلظت بحرانی Cc )Cc( نامیده می شود که در شرایط in vitro مقدار آن 0.1 µm می باشد. در نقطه زیر هیچگونه پلیمریزاسیونی صورت نمی گیرد. اما در باالی آن فیالمنت ها شکل می گیرند تا اینکه غلظت منومرها به غلظت بحرانی )Cc( برسد. فیالمنت های اکتینی قطبی هستند بدین معنی که رشته های اکتینی ممکن است با اضافه شدن منومرهای اکتین در هر دو طرف رشد کنند اما سرعت رشد در انتهای مثبت)+( 5 تا 11 برابر بیشتر از انتهای منفی)-( است. غلظت های منومرهای G -اکتین در مقادیر بین C c برای انتهای منفی)-( و مثبت )+(: زیر واحدهای اکتینی می توانند از طریق قابلیت اتصال به انتهای )+( و جدا شدن از انتهای )-( در سراسر طول رشته اکتینی جریان یابند.

4 33 پروتیئنهای کالهکی در سلولها وجود دارند که بطور اختصاصی به دو انتهای رشتههای اکتینی متصل میشوند. چنانچه این پروتئینهای کالهکی وجود نداشتند رشتههای اکتینی بصورت غیرقابل کنترل پلیمریزه و دپلمیریزه میشدند. در آزمایشات پلیمریزاسیون به کمک رشته های کالهک دار شده می توان غلظت بحرانی )Cc( را از روی رشد انتهای مهار نشده تعیین نمود. نکته 2 غلظت بحرانی )Cc( انتهای مثبت )+( بسیار کمتر از غلظت بحرانی )Cc( انتهای منفی )-( است پروتئین های مرتبط با اکتین proteins( )Actin-related یا APRs 1- پروتئین های.CH-domain در شرایط in vitro رشته های اکتینی می توانند شبکه پیچیده ای از فیالمنت ها را تشکیل دهند. لذا پروتئین های اتصال متقاطع دهنده اکتینی نیاز هستند تا فیالمنت ها را در شبکه ها و دستجات پایدار کنار یکدیگر قرار دهند که ساختارهای مذکور داربست پشتیبانی را برای غشای پالسمایی را فراهم می سازند. برخی از پروتئین های اتصال متقاطع دهنده پروتئین های منومری هستند که در یک زنجیره پلی پپتیدی دارای دو دومین متصل شونده به اکتین هستند در حالیکه بسیاری از پروتئین های اتصال متقاطع دهنده باالخص آنهاییکه شبکه های فیالمنتی را تشکیل می دهند حاوی دو یا تعداد بیشتری زنجیره پلی پپتیدی هستند که در هر زنجیره یک دومین متصل شونده به اکتین وجود دارد. چندین جایگاه اتصال اکتینی در این پروتئین ها بواسطه درکنارهم قرار گرفتن زنجیره ها بصورت دیمر یا اولیگومر می باشد. نکته 3 کالپونین homology ( calponin بسیاری از پروتئین های اتصال متقاطع دهنده متعلق به ابرخانواده دومین همسان -3-1 )domain می باشند که باختصار پروتئین های CH-domain نامیده می شوند هر یک از پروتیئن های CH-domain یک جفت دومین اتصال به اکتین دارد که توالی آن مشابه پروتئین عضالنی کالپونین می باشد. دومین های اتصال اکتین در پروتئین های مذکور توسط تکرارهایی از موتیف های ایمنوگلوبولینی هلیکس پیچ پیچ شده یا صفحه β از یکدیگر جدا می شوند. گرچه پروتئین های CH-domain اکثریت پروتئین های اتصال متقاطع دهنده را تشکیل می دهند پروتئین های دیگری نیز هستند که به جایگاههای متفاوتی روی اکتین متصل شده و نقش های مهم یکسانی را در سازماندهی فیالمنت های اکتینی ایفاء می کنند.

5 33 نکته 4 پروتئین های CH-domain پروتئین محل قرارگیری میکروویلی استروئوسیلی پالک های چسبنده و کابل های اکتینی مخمر lamellipodia Filopodia فیبرهای استرسی و پالک های چسبنده شبکه های قشری شبکه های قشری عضالنی فیمبرین )Fimbrin( )α-actinin( اکتینین -α اسپکترین )Spectrin( دیستروفین )Dystrophin( pseudopodia Filopodia و فیبرهای استرسی پروتئین های با نقش های یکسان با پروتئین ه یا CH-domain lamellipodia Filopodia میکروویلی فیبرهای استرسی و فرآیند آکروزومی میکروویلی در حاشیه مسواکی روده و کلیه فیالمین )Filamin( فاسین )Fascin( ویلین )Villin(

6 44 2- پروتئین های سیتوزولی که پلیمریزاسیون/دپلیمریزاسیون اکتین را کنترل می کنند. نکته 3 پروتئین کوفیلین )Cofilin( س و رین )Severin( ژلسولین )Gelsolin( CapZ capping protein تروپومدولین )Tropomodulin( Arp2/3 complex فرمین )formin( تیموزین )Thymosins( مانند Thymosins β4 بین پروتئین های سیتوزولی کنترل کننده پلیمریزاسیون/دپلیمریزاسیون اکتین عملکرد منومرهای تشکیل دهنده F- اکتین در سمت منفی)-( وارد می شود و F- اکتین را به قطعات کوتاه تر تجزیه می کند در نتیجه کوفیلین باعث تسریع دپلیمرایزاسیون می شود. ژلسولین و سورین به انتهای مثبت)+( شود. این قطعات متصل شده و از ورود منومرهای جدید ممانعت می کنند. در نتیجه این قطعات از انتهای منفی)-( دپلیمریزه می شوند بدون آنکه از سر مثبت)+( منومرهای جدیدی اضافه ژلسولین و سورین باعث تبدیل حالت ژل رشته های اکتینی )پلیمریزه( به سل )دپلیمریزه( می شوند. بطور اختصاصی به انتهای )+( رشتههای اکتینی متصل میشود و از اضافه شدن و آزاد شدن زیرواحدها در آن ناحیه ممانعت میکند. بطور اختصاصی به انتهای)-( رشته های اکتینی متصل می شود و از تشکیل و تجزیه رشته اکیتنی ممانعت می کند. این پروتیئن غالبا در سلول هایی یافت می شود که در آن بایستی رشته های اکتینی شدیدا بصورت پایدار وجود داشته باشند. از جمله این سلول ها سلول های عضالنی است. در سلول های عضالنی تروپومیوزین در طول رشته اکتینی قرار دارد و آن را پایدار می کند. تروپومدولین هم به تروپومیوزین و هم به انتهای)-( رشته اکتینی متصل می شود در نتیجه رشته اکتین شدیدا پایدار می گردد. در تشکیل هسته آغازگر رشته اکتین و طویل شدن آن دخالت دارند: کمپلکس Arp2/3 نیز ایجاد شبکه های اکتینی کوتاه و منشعب می نماید. در محل انشعاب ها یک رشته اکتین از انتهای منفی با واسطه کمپلکس Arp2/3 به رشته اکتینی دیگر اتصال یافته است. فرمین رشته های طویل و غیر منشعب اکتینی را ایجاد می کند. در داخل سلول به ملکول های G-ATP -اکتین متصل شده و از اضافه شدن آن به هریک از دو انتهای رشته اکتین جدا می شود. ممانعت کند. هرگاه نیاز به پلیمریزاسیون رشته اکتینی باشد تیموزین β4 پروفیلین )Profilin( از G-ATP -اکتین به G-ADP -اکتین متصل میشود. اتصال پروفیلن منجر به رها شدن ADP و ورود ATP به جای آن و شکلگیری G-ATP -اکتین میشود.

7 41 ترکیبات و داروهای دپلیمریزه کننده رشته های اکتین: 6-1- توکسینهای آلکالوئیدی نظیر سیتوکاالزین B یا مشتق آن یعنی سیتوکاالزین D که به مراتب موثرتر و قویتر است به انتهای نکته 3 مثبت)+( رشتههای اکتینی وصل شده و از اضافه شدن واحدهای G- اکتین به این ناحیه جلوگیری میکنند توکسینهایی نظیر جاسپالکولینود و فالوئیدین )از قارچ آمانیتا فالوئیدوس استخراج میشود( به فضای بین زیرواحدهای تشکیل- دهنده F- اکتین متصل شده و آنها را به چندین رشته اکتینی دارای انتهای منفی میشکنند بنابراین باعث دپلیمریزاسیون رشتههای اکتینی میشوند پروتئین ه یا بطور کلی پروتئین ه یا کنفورماسیون خود تا کنون سه خانواده از پروتئین ه یا موتوری )حرکتی(: برهمکنش رشتههای اکتین و میوزین موتوری انرژی شیمیایی ذخیره شده در ATP را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. این پروتئین ها با تغییر نیروی الزم جهت انقباض عضالنی سیتو کینز و جابجایی محموله سلولی را فراهم می کنند. موتوری شناسایی و توصیف شده اند: 1- میوزین که در طول رشتههای میکروفیالمنی یا اکتینی حرکت می کنند. 2 و 3- داینئین و کینزین که در طول میکروتوبول ها یا ریز لوله ها حرکت می کنند. - در ادامه بحث به پروتئین های موتوری مرتبط با رشته های اکتینی می پردازیم و دو مورد دیگر در مبحث میکروتوبول ها به تفصیل تشریح خواهند شد. همه پروتئین های موتوری وابسته اکتین متعلق به خانواده میوزین هستند انواع میوزین: از طریق آنالیز ژنوم تاکنون 8 عضو از خانواده ژن میوزین شناسایی شده است که از بین آنها خانواده ای میوزین I و میوزین II فراوانی بیشتری دارند. شناخته شده ترین اعضای خانواده ژن میوزین به شرح جدول زیر هستند: تیپ ساختار منومر: دارای یک ناحیه سری و فاقد دم α -هلیکسی نقش اتصال غشایی و وزیکول های آندوسیتوزی لغزش فیالمنتی مانند انقباض عضالنی انتقال وزیکول آندوسیتوز در جریان سیتوپالسمی نقش دارد. I II )تیپ متداول( دیمر: دارای دو ناحیه سری و دو دم α -هلیکسی دورهم پیچیده دیمر: دارای دو ناحیه سری و دو دم α -هلیکسی دورهم پیچیده در این تیپ ناحیه گردن نسبت به تیپ II بلندتر است. دیمر: دارای دو ناحیه سری و دو دم α -هلیکسی دورهم پیچیده در این تیپ ناحیه دم کوتاه است. دیمر: دارای دو ناحیه سری و دو دم α -هلیکسی دورهم پیچیده در این تیپ ناحیه دم کوتاه بوده و ناحیه گردن آن نسبت به تیپ VI بلند تر است. V VI XI

8 42 نکته آنالیز ژنتیکی نشان داده است که میوزین های VII VI وXV در شنوایی و ساختار stereocilia سلول های گوش نقش دارند میوزین های XI VII 8-3- میوزین های X و XIII منحصرا در گیاهان بیان می شوند. منحصرا در مهره داران یافت می شود میوزین XI سریعترین میوزین بوده و در جریان سیتوپالسمی )سیکلوز( جلبک های سبز و گیاهان عالی یافت می شود ساختمان اعضای خانواده میوزین: عموما مولکول های میوزین از یک یا دو زنجیره سنگین و چندین زنجیره سبک تشکیل شده اند. زنجیره سنگین از دومین سر کروی گردن و دومین دم تشکیل شده است. زنجیره سبک از α -هلیکس های پیچ پیچیده )Coiled-coil( تشکیل شده است. نکته 3 در ناحیه سر کروی زنجیره های سنگین دارای فعالیت ATPaseی است در حالیکه زنجیره های سبک دارای نقش تنظیمی هستند عملکرد اعضای خانواده میوزین: اعضای خانواده میوزین عملکردهای گوناگونی دارند مانند اتصال غشایی و وزیکول ه یا آندوسیتوزی لغزش فیالمنتی مانند انقباض عضالت اسکلتی انقباض عضالت صاف جریان سیتوپالسمی و سیتوکینز. نقش یک میوزین خاص در شرایط in vivo مربوط به دمین دم آن است. بطور مثال: سازد. دومین های دمی متشکل از α -هلیکس های دور هم پیچیده دیمرهای میوزین II با یکدیگر متحد می شوند تا فیالمنت های ضخیم دوقطبی) filament )Bipolar را تشکیل دهند. در ساختاری که بدینوسیله بوجود می آید سرها در دو انتهای فیالمنت قرار گرفته و توسط یک ناحیه برهنه مرکزی از یکدیگر جدا می شوند. بسته محصور مولکول های میوزین در فیالمنت های ضخیم که در انقباض عضالت اسکلتی نقش حیاتی و اساسی دارند برهمکنش همزمان تعداد بسیاری از سرهای میوزینی با رشته های اکتینی را امکان پذیر می

9 43 نکته دمین های دم در میوزین های VI V I و XI به غشای پالسمایی یا غشاهای اندامک های درون سلولی متصل می شوند. در نتیجه این مولکول ها نقش های مرتبط با غشاء دارند بافت مغز مهره داران غنی از میوزین V است که در بسته های گلژی تغلیظ می شود. لذا جهش در ژن این میوزین منجر به اختالل در انتقال سیناپسی شده و دلیل مرگ ناگهانی ناشی از حمالت عصبی می باشد. تعداد و نوع زنجیره های سبک متصل به ناحیه گردن در میوزین های مختلف متنوع است. نکته زنجیره های سبک در میوزین I و V کالمودولین )زیرواحد تنظیمی متصل شونده به سلولی( هستند. 2+ Ca در بسیاری از آنزیم های درون میوزین II دارای دو نوع زنجیره سبک متفاوت می باشد که زنجیره های اساسی و تنظیمی نام دارند. هر دو اینها جزء پروتئین های متصل شونده به Ca هستند ولی خواص اتصال به Ca با کالمودولین فرق دارند همه میوزین ها به گونه ای مشابه توسط Ca تنظیم می شوند از آنجاییکه میوزین ها زنجیره های سبک متفاوتی دارند لذا به پیام های Ca درون سلول پاسخ های متفاوتی می دهند. 1- نقش میوزین V در انتقال وزیکول: - در انتقال وزیکول توسط میوزین Rab 27a V و مالنوفیلین بعنوان آداپتورهایی عمل می کنند که دم کروی موتور را به غشای وزیکول متصل می کنند. 2- ساختمان فیبر عضله اسکلتی و نقش میوزین II در انقباض عضالنی عضله اسکلتی هر فیبر از چند صد تا چند هزار میوفیبریل ساخته شده است. هر میوفیبریل از چندین سارکومر تشکیل می شود. سارکومر واحد انقباضی عضله بوده و متشکل از دستههای الف( فیالمنت های ضخیم میوزین II و ب( فیالمنت های نازک F -اکتین است که هم پوشانی آنها با یکدیگر موجب می شود که در میوفیبریل ها باندهای تیره و روشنی ایجاد شود. طول هر سارکومر از یک صفحه Z تا صفحه Z بعدی است.

10 44 الف( فیالمنت میوزین از 211 ملکول میوزین تشکیل می شود. ملکول های میوزین فیالمنت در ضخیم به صورت قرقره شده چپ گردان هستند. ضمن اینکه هر فیالمنت ضخیم توسط 6 فیالمنت نازک اکتینی احاطه میشود. هر ملکول میوزین II جمعا دارای 6 زیر واحد: 1( دو زنجیر سنگین: بیشترین قسمت ساختمان میوزین II را تشکیل می دهند. در انتهای آمین هر یک از زنجیره ها به صورت فنر فنری شده چپ گردان )دومنهای کروی( در آمده و دارای جایگاه هیدرولیز ATP هستند. 2( چهار زنجیر سبک: متصل به دومنهای کروی زنجیر های سنگین. میوزین تحت اثر آنزیم پروتئاز تریپسین شکسته شده و مرومیوزین سبک )LMM( و مرومیوزین سنگین )HMM( ایجاد می کند: نکته :LMM شامل فیبرهای مجتمع و نامحلول مارپیچ از دم میوزین بوده فاقد فعالیت ATPaseی است و به F- اکتین متصل نمی شود. 2- :HMM محلول بوده و شامل فیبرهای مجتمع با دومنهایی کروی و 4 زنجیره سبک است. دارای فعالیت ATPaseی به و F- اکتین متصل می شود. HMM تحت اثر آنزیم پروتئاز پاپایین شکسته شده و دو قطعه S1 و یک قطعه S2 را ایجاد می کند: 1- قطعات S1 فعالیت ATPaseی داشته و به زنجیره های سبک متصل می باشند. 2- قطعه S2 ماهیت فیبری داشته و فاقد فعالیت ATPaseی است ضمن اینکه به F- اکتین متصل نمی شود. ب( فیالمنت اکتین: ملکول های منومر G- اکتین به یکدیگر متصل شده و پلیمر راست گردان طویلی بنام فیالمان F- اکتین ایجاد می کنند. هر دور پلیمر -G 36 اکتین nm بوده که در آن منومرهای اکتین دو به دو پلیمریزه میشوند.

11 43 فیالمنت F- اکتین ( تار نازک عضالنی( حاوی پروتینی به نام ترپومیوزین می باشد که بطور مارپیچی به دور مارپیچ F -اکتین پیچیده و جایگاههایی اتصال سرمیوزین را مسدود می نماید. به ملکول ترپومیوزین نیز به کمپلکس سه زیر واحدی تروپونین متصل می شود. زیر واحدهای این کمپلکس عبارتند از تروپونین I تروپونینC نکته و تروپونین T. 2+ تروپونین I به اکتین می چسبد و موجب مهار آن می شود. تروپونین C مسئول اتصال به Ca بوده و با اتصال به آن تروپونین I از F- اکتین رها می شود. تروپونین T نیز به ترپومیوزین متصل می گردد تنظیم واکنش بین اکتین و میوزین برای پاسخ به پیامهای عصبی توسط کمپلکس تروپومیوزین و تروپوتین انجام میشود. سایر نواحی در ساختمان سارکومر :I باند -1 )فیلمانهای نازک( تنها حاوی انتهاهای فیالمنت می باشند که به دیسک های اکتین متصل Z می شوند. این باند چگالی الکترونی پایینی داشته و بنابراین در ناحیه روشن قرار دارد. -2 باند :A ناحیه ای که حاوی فیالمنت های میوزین و اکتین است باند A نام دارد. ناحیه تیره در باند A همان جایی است که سر های با میوزینی فیالمان های اکتین با یکدیگر همپوشانی می کنند از اینرو چگالی الکترونی باالیی دارد. به قسمت های روشن درون نوار A ناحیه H گفته می شود. ناحیه H در واقع حاوی فیالمنت های اکتینی است که با سرهای میوزین همپوشانی نکرده اند. و دارای خط M می باشد. خط M حاوی پروتئینهای پارا میوزین پروتئین- C و پروتئین- M می باشد. 3- خط Z: انتهای فیالمنت هایF - اکتین به نوار Z متصل می شود. در این محل اتصال پروتئین های دیگری مانند α- اکتینین دسمین و ویمنتین وجود دارند. ضمن اینکه پروتئین بسیار بزرگی بنام تیتین از خط Z تا مرکز فیبر )خط M( امتداد یافته و فیلمان ضخیم را به خط Z متصل میکند فسفریالسیون ریشه های سرین در دو انتهای تیتین به کنترل الحاق آن کمک می کند. نکته 14 تیتینها به عنوان خطکشهای مولکولی طول فیلمانهای ضخیم را تنظیم میکند.

12 43 نبولین: - پروتئین های بزرگی در ارتباط فیالمنتهای نازک اکتنی به نام نبولین هستند که همانند یک مارپیچ بلند در کل طول فیالمنت اکتین بلند از خط Z تا خط M امتدا یافته و طول خود سارکومر را تنظیم میکند. بنابراین مانع امتداد بیش از حد عضله میشوند. مکانیسم انقباض عضله اسکلتی - در غیاب ATP سرمیوزین به زیر واحدهای اکتین به طور محکم چسبیده ولی در حضور و مصرف ATP سرمیوزین II به زیر واحدهای F -اکتین و به زیر واحد دورتر اتصال مییابد. این اتصال ها و جدا شدن ها دارای یک چرخه 5 مرحلهای است: مرحله 1- اتصال ATP به میوزین و ایجاد شکافی در ملکول میوزین موجب اختالل در واکنش بین دو پروتئین اکتین و میوزین شده در نتیجه سر های میوزین از F -اکتین آزاد می شود. مرحله 2- هیدرولیز ATP توسط سرهای میوزینی به ADP و.Pi مرحله 3- اتصال سرهای میوزینی متصل به ADP و Pi به F -اکتین. مرحله 4- رها شدن Pi حاصل از هیدرولیز ATP از سر میوزین. این امر موجب تغییر کنفورماسیونی در میوزین شده و در نتیجه حرکت سرهای میوزین و اتصال ضعیف آنها به F -اکتین نزدیکتر به صفحه Z می گردد. به این مرحله Power shocke می گویند. ADP رها شدن مرحله 5- از میوزین. وقوع یک حرکت قدرتی که سر میوزین میل برگشت به حالت اولیه دارد. تغییر جهت میوزین نسبت به اکتین که دم میوزین به سمت Z کشانده میشود و ADP رها شده و چرخه هم کامل میشود. تغییر اندازه باندها پس از انقباض: - در حالت ریلکس باند A طویلتر از باند I است به همین نسبت در حالت انقباض باند A کوتاه و باند I بسیار کوتاه می شود. - در حالت انقباض طول خط Z و M تغییری نمی کند.

13 43 پس از آزاد سازی یون های 2+ Ca از شبکه سارکوپالسمی به سیتوزول با اتصال یون های کلسیم به تروپونین C در کمپلکس TM.TN.اکتین انقباض عضالنی تحریک می شود )حالت )On و با آزاد شدن این یون حالت شل شدگی یا ریلکس )Off( صورت می گیرد. 3- انقباض عضالت صاف در عضالت صاف مهره داران فسفریالسیون زنجیره های سبک تنظیمی) LC ( میوزین توسط میوزین LC کیناز )MLCK( وابسته به 2+ انقباض را فعال می سازد) On (. Ca در غلظت های کلسیم کمتر از موالر )M MLCK 10>( غیر فعال است. در این حالت یک میوزین LC فسفاتاز که برای 2+ فعالیت خود وابسته به Ca نیست با دفسفریالسیون میوزین LC موجب شل شدن عضله می شود) Off (. فعالسازی Rho کیناز منجر به فسفریالسیون و در نتیجه غیرفعال شدن میوزین LC فسفاتاز می شود) On (. مولکول های پیام خارج سلول متعددی موجب القاء فعالسازی Rho کیناز در هر دو نوع سلول عضله صاف و سلول غیر عضالنی می شوند. 4- نقش میوزین XI در جریان سیتوپالسمی )سیکلوز( Chara Nitella در جلبک های سبز بزرگ استوانه ای شکل همانند و سیتوزول به سرعت با میزان تقریبا mm/min 4/5 در مسیر حلقوی نامحدود در محیط درونی سلول جریان می یابد. جریان سیتوپالسمی نقش بسیار اساسی در توزیع متابولیت های درون سلولی باالخص سلول های بزرگ مانند سلو لهای گیاهی و آمیب دارد. مرکز سلول Nitella توسط یک واکوئل بزرگ انباشته از آب پر می شود که توسط الیه سیتوپالسمی متحرک احاطه می گردد. الیه ساکن سیتوپالسم قشری با کلروپالست هایی که درست در زیر غشای پالسمایی قرار گرفته اند پر می شود. در قسمت درونی این الیه دستجاتی از رشته های اکتین ثابت قرار دارند که همگی با

14 43 قطبیت یکسان جهت گرفته اند. پروتئین موتوری )میوزین )XI قسمت هایی از شبکه آندوپالسمی )ER( را در طول رشته های اکتین حمل می کند. حرکت شبکه آندوپالسمی کل سیتوپالسم ویسکوز )شامل تمام اندامک هایی که با شبکه ER درگیر هستند( را به جلو می راند. 3- حلقه انقباضی سلول های غیرعضالنی حاوی دستجات انقباضی مهمی هستند که از فیالمنت های اکتین و میوزین تشکیل شده اند. دستجات انقباضی همواره مجاور غشای پالسمایی بصورت صفحه یا کمربند قرار دارند که درحالیکه دستجات غیرانقباضی اکتینی مرکز برآمدگی های غشایی )همانند میکروویلی و )filopodia را تشکیل می دهند. در سلول های در حال تقسیم پس از تقسیم شدن هسته تقسیم سیتوپالسم )سیتوکینز( بین دو سلول دختری بواسطه برهمکنش های اکتین و میوزین و تشکیل حلقه انقباضی صورت می گیرد. این حلقه بصورت موقت ایجاد شده و دو قطب تقسیم را از وسط محاصره می کند در اثر لغزش سرهای میوزینII بر روی رشته های اکتین عمق شیار ایجاد شده بین دو سلول کاهش یافته و در نهایت سلول به دو قسمت تقسیم می شود. نکته تیمار سلول ها با آنتی بادی ضد میوزینII حذف ژن میوزینII و یا استفاده از mrna آنتی سنس ژن میوزینII منجر به عدم تقسیم سیتوپالسم و تشکیل سلول چند هسته ای syncytium می شود ایجاد ماشین انقباضی اکتین-میوزین در طرح شیار انقباضی در زمان تقسیم توسط یک نوع G -پروتئین به نام RhoA تنظیم می شود: - زمانیکه RhoA به GTP متصل است این پروتئین آبشاری از اتفاقات را تحریک می کند که منجر به تولید رشته های اکتین و فعالسازی فعالیت موتوری میوزینII می شود در صورتیکه RhoA درون سلول تخلیه و یا غیرفعال شود تقسیم سیتوپالسم نیز متوقف می گردد.

15 43 3- میکروویلی میکروویلی ها بصورت آستر در قسمت راسی سلول های اپیتلیال روده و دیواره توبو لهای کلیه وجود داشته و مسئول جذب مواد محلول می باشند. انتهای )+( رشته های اکتینی در ناحیه راسی میکروویلی قرار دارد که توسط پوشش کلهکی محافظت می شود. ویلین و فیمبرین مسئول نظم بخشیدن به رشته های اکتینی هستند. میوزین I رابط بین غشای میکروویلی و رشته های اکتینی می باشد. 3- جا به جایی )حرکت( سلولی: برخی از سلول ها مانند نوتروفیل ها جهت مهاجرت به بافت ها طی فرآیند کموتاکسی آمیب های گوشتخوار جهت رسیدن به مواد غذایی و انتهای پیشرونده یک اکسون در حال رشد در پاسخ به فاکتورهای رشد از فرآیند خزیدن یا مهاجرت سلولی بهره می گیرند. فرآیند کلی مهاجرت سلولی در چهار مرحله اتفاق می افتد: 1( بیرون زدگی. سلول از طریق پلیمریزاسیون رشته ای اکتینی بیرون زدگی هایی از سمت جلویی یا پیشرونده خود ایجاد می کنند. در این حالت سر )+( اغلب رشته ها بسمت غشای پالسمایی قرار دارد. 2( اتصال. بیرون زدگی به سطحی که سلول در حال خزیدن روی آن است می چسبد. 3( کشش. کل سلول خود را از طریق نقاط اتصال به جلو می کشاند. 4( جدا شدن. نواحی جدید در سمت جلویی تشکیل می شوند و نواحی قدیمی در سمت عقب سلول آزاد می شوند. مکانیسم پیشنهادی مهاجرت جهت دار سلولی با دخالت و نقش محوری رشته های اکتین طی 6 مرحله صورت می گیرد:

16 34 1( محرک به سطح غشای پالسمایی متصل می شود. 2( اتصال محرک به گیرنده غشایی موجب فعالسازی کمپلکس های Arp2/3 توسط یکی از اعضای خانواده خانواده WASP/WAVE می شود. 3( کمپلکس های Arp2/3 فعال شده بعنوان جایگاههای مرکزی هسته آغازگر جهت تشکیل رشته های جدید اکتین می شود. 4( زمانیکه رشته ها تشکیل شدند کمپلکس های Arp2/3 به کناره های رشته ها متصل می شوند که فعالیت آغازگری آنها را تحریک می کند. 5( کمپلکس های Arp2/3 ساخت شاخه های جانبی را با زاویه 71 درجه نسبت به رشته هایی که بدانها متصل بودند بسمت بیرون گسترش می دهند. با پلیمریزه شدن این رشته ها در جهت بیرون غشای پالسمایی لبه پیشرونده پای رشته ای ظریف )lamellipodium( گسترش می یابد. ضمنا انتهای خاردار رشته های ایکه قبال تشکیل شده بود به capping protein متصل می باشد که این امر از رشد بیشتر این رشته ها جلوگیری کرده و آنها را کوتاه و انعطاف ناپذیر نگه می دارد. 6( سرانجام انتهاهای نشان دار قدیمی تر رشته های اکتینی دپلیمریزه شده و زیرواحدهایADP -اکتین را آزاد می شوند. نکته دپلیمریزاسیون توسط ژلسولین و کوفیلین صورت می گیرد که به زیرواحدهایADP -اکتین درون رشته متصل شده و تفکیک زیرواحدها را از انتهای نشان دار رشته تحریک می کنند زیرواحدهای آزاد شده به پروفیلین متصل شده و با تعویض ATP/ADP مجددا شارژ می شوند. این امر آنها را جهت بکارگیری در پلیمریزاسیون اکتین آماده می سازد )مرحله 3(. :Brownian مدل جغجغه االستیکی بر اساس این مدل خم شدن رشته ها در لبه های پیشرونده )1( در جاییکه انتهاهای )+( با غشای پالسمایی اتصال برقرار می کنند فضایی در غشاء ایجاد می شود تا زیرواحدها به انتهاهای رشته ها متصل شوند )2(. سپس نیروی برگشتی االستیکی رشته ها غشاء را بسمت جلو هل می دهد. پروتئین MerB همولوگ اکتین در باکتریهاست. این پروتئین تنها در باکتریهای باسیلی دیده میشود. MerB در تشکیل دیواره عرضی بین باسیلهای حاصل از تقسیم نقش دارد. حالت ژل-سل در حرکت آمیبی - حرکت آمیبی زمانی آغاز می شود که برآمدگی های غشایی بسمت جلو حرکت کرده و pseudopodium یا پای کاذب را تشکیل می دهند که مشابه lamellipodium در سلول های مهره داران است.

17 31 - حرکت آمیبی همره با تغییراتی در ویسکوزیته درون سلول و چرخه تکراری تبدیل ژل-سل می باشد. ناحیه مرکزی سیتوپالسم) endoplasm ( مایع بوده و به سرعت بسمت ناحیه جلویی سلول جریان می یابد. با این عمل ناحیه - pseudopodium انباشته می شود. حال اندوپالسم به اکتوپالسم )ectoplasm( تبدیل می شود و ژل بصورت قشری درست زیر غشای پالسمایی تشکیل می شود. - همینطور که سلول به سمت جلو می خزد ژل اکتوپالسمی در انتهای دمی سلول به سل اندوپالسمی تبدیل می شود و تنها زمانیکه مجددا در قسمت جلویی سلول رسید دوباره به ژل تبدیل می شود. نکته پروفیلین در ناحیه جلوی سلول پلیمریزاسیون اکتین را توسعه می دهد α -اکتینین و فیالمین شبکه های شبه ژلی اکتینی را در اکتوپالسم ویسکوزتر تشکیل می دهند کوفیلین رشته های اکتینی را منفصل می کند تا اندوپالسم روان)مایع(تر ایجاد شود. سیگنالهای خارجی و مسیرهای پیام رسانی هماهنگ کننده جابجایی سلولی نکته فاکتورهای رشدی که پلیمریزاسیون اکتینی را توسط مسیر پیام رسانی وابسته به Rac و Cdc42 القاء می کنند فاکتورهای ایکه از طریق یک مسیر وابسته به Rho ایجاد چسبندگی های موضعی و انقباض قشری را القاء می کنند چسبیدن یک سلول به یک ماتریکس خارج سلولی یک پیام رسانی موازی را براه می اندازد که فعالسازی کوفیلین پروفیلین و ژلسولین را القاء می کند: براه اندازی این مسیر فسفولیپازC )PLC( را فعال می سازد که با تجزیه فسفاتیدیل دی فسفات درون غشاء در نهایت با افزایش شدن کلسیم درون سلولی تغییر و تبدیل اکتین را تحریک می نماید.

18 32 2- تونوفیالمنت ها )فیالمنت حدواسط یا بینابینی یا )IF رشته های بینابینی بشدت انعطاف پذیر بوده و نقش اصلی آنها کمک کردن به استحکام و مقاومت سلول در برابر تنش های مکانیکی مانند کشیده شدن سلول است. رشته های تونوفیالمنتی معموال شبکه ای را در سراسر سیتوپالسم بوجود آورده و به گونه ایکه از احاطه هسته گرفته تا سطح سلول گسترش می یابند و در اینجا به غشای پالسمایی در ناحیه بین سلول ها قالب شده و در اتصاالت سلولی مانند دسموزوم ها شرکت می کنند. نکته 13 مقدار فیالمنتهای حدواسط در سلولهایی که در معرض تنشهای مکانیکی هستند نظیرسلولهای اپیدرمی و اکسون سلولهای نورونی به وفور یافت میشوند. به استثنای یوکاریوتهای پستتر و قارچها سیتوپالسم بقیه یوکاریوتها واجد فیالمنتهای حدواسط است. تونوفیالمنتها سختترین و بادوامترین انواع رشتههای اسکلت سلولی هستند. بطوریکه در غلظتهای باالی نمک یا مواد شوینده غیریونی نکته 24 به حالت پلیمریزه همچنان باقی میمانند در حالیکه میکروفیالمنتها و میکروتوبولها حل میشوند فیالمنتهای حدواسط در محلول اوره حل میشوند و توسط کروماتوگرافی تعویض یونی استخراج میشوند برخالف میکروتوبولها و میکروفیالمنتها فیالمنتهای حدواسط با نوکلئوتیدها برهمکنش ندارند. ساختمان فیالمنتهای حدواسط از لحاظ ساختمانی فیالمنتهای حدواسط Filament( )Intermediated در بخش مرکزی واجد ساختمان آلفاهلیکسی حفاظت شده هستند. در حالیکه در بخش سر )انتهای N( و بخش دم )انتهای C( ساختمان آلفا هلیکسی ندارند و کروی هستند. این نواحی کروی سر و دم طول و توالی آمینواسیدی متفاوتی دارد. ساختمانهای آلفاهلیکسی در بخش مرکزی توسط سه ساختمان غیرآلفاهلیکسی جدا میشوند. دایمرهای زنجیرههای پلی پپیتدی فیالمنتهای حدواسط بصورت موازی همسو )Parallel( و تترامر آنها به شکل موازی ناهمسو )Antiparallel( است. چند تترامر پلیپپتیدی در کنار هم پروتوفیالمنت خوانده میشود. مجموعهای از چند پروتوفیالمنت نهایتا مجموعهای به قطر حدود nm را ایجاد میکنند که فیالمنت حدواسط )تونوفیالمنت( نامیده میشود.

19 وB 33 خانواده های مختلف فیالمنت های حدواسط: تیپ پروتئین های حاضر در هر تیپ کراتین های اسیدی کراتین های بازی شبه ویمنتین ها مانند ویمنتین دسمین فیبریالری گلیا پری فرین نوروفیالمنت تیپ )NF-L( I نوروفیالمنت تیپ )NF-M( II نوروفیالمنت تیپ )NF-H( III اینترنگرین نستین فیلنسین I II III IV C A المین های V نکته 21 اعضای خانواده فیالمنتهای حدواسط IV III II I سیتوپالسمی بوده در حالیکه خانواده V فیالمنتهای حدواسط شامل المینهای B A و C هستهای هستند. به استثنای کراتینها بقیه تونوفیالمنتها با تونوفیالمنتهای تیپهای دیگر میتواند هتروپلیمر تشکیل میدهند. کراتینها متنوع ترین تیپ در بین رشته های بینابینی هستند و در سلولهای اپیتلیال با دو نوع از اتصاالت سلولی شامل دسموزومها و همیدسموزومها ارتباط دارند. )epidermolysis bullosa simplex()ebs( کراتین منجر به بیماری اپیدرمولیز بولوزا سیمپلکس جهش ژنی ایزوفرم K14 میشود. در این بیماری پوست به شدت در برابر آسیبهای مکانیکی آسیبپذیر است. در یک تومور سلولها شکل ظاهری خود را از دست میدهند و بنابراین براساس موروفولوژی نمیتوان منشا آنها را شناخت. با این وجود سلولهای توموری برخی خصوصیات تمایزیافته خود را حفظ میکنند مانند بیان فیالمنتهای حدواسط خاص. بنابراین بر این اساس میتوان منشا آنها را شناسایی کرد. نکته 22 اندکی قبل از میتوز پروتئین کیناز وابسته به سیکلین )Cdc2( 2 که زیرواحد کاتالیتیکیMPF است فیالمنت ه یا ویمنتین دسمین و المین را فسفوریله و دپلیمریزه )تفکیک( می گیرد. کند. عمل فسفوریالسیون اینها اساسا در بخش N انتهایی پروتئین این ها صورت می همه فیالمنتهای حدواسط با فسفوریالسیون دپلیمریزه نمیشوند بعنوان مثال در سلولهای عصبی نوروفیالمنتها نیز فسفوریله میشوند که این عمل به تفکیک آنها نمیانجامد.

20 34 IFAPs برهمکنش فیالمنتهای حدواسط با همدیگر و دیگر اجزای سلولی بواسطه حضور پروتئینهایی است که اختصارا Proteins( )Intermediate Filament Associated نامیده میشوند. پروتئینهای IFAP فیالمنتهای حدواسط را به همدیگر وصل میکنند. این پروتئینها در اتصال فیالمنتهای حدواسط به غشای پالسمایی غشای اندامکها و یا میکروتوبولها و میکروفیالمنتها نقش دارند. نکته 23 سازد پالکین )plakin( یکی از اعضای خانواده IFAPs است که با دسته رشته ها اتصال عرضی برقرار می کند تا آنها را محکم تر پالکین جهت آغاز ساخت رشته های حدوواسط الزامی نیست اما عملکرد برقراری اتصاالت عرضی آن جهت ایجاد استحکام بلکه رشته های بینابینی سلول ها در برابر فشارهای مکانیکی سلولهای مهره داران ضروری است IFAP عالوه بر اینکه رشته های حدواسط را بصورت دسته ای بهم متصل می کنند بخصوص ویمنتین را به ریز لوله ها رشته های اکتین و به ساختارهای چسبنده موجود در دسموزوم ها نیز متصل می کنند. - جهش در ژن پلکتین منجر به یک بیماری تخریب کننده در انسان می شود که ترکیبی است از اپیدرمولیز بولوزا سیمپلکس )در اثر تخریب کراتین پوست( دیستروفی عضالنی )در اثر تخریب رشته های حدوواسط در عضالت( و دژنراسیون عصبی )در اثر تخریب نوروفیالمنت ها(. 3- میکروتوبول ها میکروتوبول ها یا ریز لوله ها مسئول بسیاری از اعمال و حرکت های سلولی گوناگون شامل شکل دهی به سلول ریخت زایی قطبیت یاخته حرکات سلولی گردش و انتقال مواد انتقال حس در گیرندهای حسی تقسیم سلولی هدایت حبابچه های دخالت در آرایش های سلولزی و نظم میکرو فیبریل در زمان تشکیل دیواره اسکلتی سلول های گیاهی می باشند ساختمان کلی میکروتوبول ها: ویروس به سمت هسته و - میکرو توبول ها پلیمری از زیر واحدهای هترودایمری توبولینی هستند که ساختمان لوله ای شکل به قطر nmدارند 25 هر زیر واحد خود یک هترودایمر مرکب از توبولین α و توبولین β می باشد که قطر این واحد درحدود 8 nm است. - در پستانداران حداقل شش نوع توبولین α وشش نوع توبولین β وجود دارد که هر کدام توسط یک ژن متفاوت کد می شود. - توبولین α و توبولین β توسط پیوندهای غیرکوواالن بهم متصل هستند. - به هرکدام از توبولینهای α و β یک مولکول GTP متصل است.

21 33 نکته 24 مولکول GTP متصل به توبولین α نقش ساختمانی دارد و هیدرولیز نمیشود در حالیکه مولکول GTP متصل به توبولین β ضمن پلیمریزاسیون هترودایمر توبولینی بصورت میکروتوبول به GDP و Pi هیدرولیز میشود. مجموعههای هترودایمری توبولینی α و β بصورت طولی باهم برهمکنش کرده و ساختاری تک رشتهای موسوم به پروتوفیالمنت را بوجود میآورند. 13 رشته پروتوفیالمنتی در کنار هم ساختار استوانهای میکروتوبول را بوجود میآورند. انتهایی از میکروتوبول که سرهای β- توبولینی آزاد دارد سر مثبت و انتهای دیگر که سرهای α- توبولینی دارد سر منفی مینامند. در سر مثبت میکروتوبول سرعت پلیمریزاسیون بیشتر از سرعت دپلیمریزاسیون واحدهای هترودایمر توبولینی است و در سر منفی بالعکس سرعت دپلیمریزاسیون بیشتر از پلیمریزاسیون است. استوانه میکروتوبولی با 13 رشته پروتوفیالمنت را ساختار یکتایی یا منفرد میکروتوبول مینامند. MAPs نام دارند. دو گروه )Microtubule Association Proteins( MAPs پروتئینهایی که با میکروتوبولها مرتبطاند وجود دارد: 1( MAP های پایدارکننده میکروتوبولها: این گروه دارای دو د مین هستند که یک د مین به میکروتوبول ها و د مین دیگر به میکروتوبول دیگر میکروفیالمنتها تونوفیالمنت ها و یا ساختارهای سلولی متصل میشود. تائو )τ( یا MAP3 در آکسونها و دندریتهای نورونی وجود دارد. MAP4 گسترش بیشتری نسبت به بقیه دارد و هم در سلولهای نورونی و هم غیرنورونی یافت میشود. پروتئین تائو )τ( در چندین اختالل کشنده نورودژنریتیو از جمله بیماری آلزایمر دخالت دارد. سلول های مغزی افراد مبتال به این بیماری دارای رشته های عجیب و پیچیده ای است که neurofibrillary tangles نام دارند که در آن پروتئین های تائو )τ( بشدت فسفریله بوده و قادر به اتصال به میکروتوبول ها نیستند. تصور می شود این رشته های نوروفیبریالری موجب مرگ سلول های عصبی می شوند. )τ( نامیده می شود حامل جهش هایی در ژن تائو افراد مبتال به یکی از بیماری های نورودژنریتیو مانند جنون ارثی که FTDP-17 هستند که نشان می دهد تغییر در پروتئین تائو )τ( دلیل اولیه این بیماری است. پروتئین CLIP70 از جمله MAP های پایدارکنندهای است که میکروتوبولها را به کروموزومها و اندوزومها متصل میکند.

22 33 فسفوریالسیون MAP ها منجر به عدم اتصال آنها به میکروتوبولها شده و بنابراین میکروتوبولها شروع به از هم پاشیدن میکنند. این فسفریالسیون توسط آنزیم MAPکیناز انجام میشود. MAP4 توسط کیناز وابسته به سیکلین )Cdk( نیز فسفریله میشود. 2( MAP های ناپایدارکننده میکروتوبولها: این گروه مستقیما به میکروتوبول ها متصل شده و باعث دپلیمریزاسیون آنها میشوند. نکته 23 کاتنین )Katnin( که پیوند بین زیرواحدها را شکسته و باعث قطعه قطعه شدن میکروتوبولها میشود. استاتمین یا OP18 جدا شدن زیرواحدها را از میکروتوبولها در دوک میتوز افزایش میدهد. پروتئینFtZ پروتئین همولوگ توبولین در باکتریهاست. پروتیئن FtZ حلقه انقباضی Z را در محل ایجاد دیواره عرضی در باکتری- های در حال تقسیم تشکیل میدهد. نکته 23 کنند کلشی سین )و مشتقی از آن بنام کولسمید( به دایمرهای توبولینی آزاد متصل میشود و از پلمیریزاسیون آنها جلوگیری می- کند. اگر از کلشیسین در مرحله متافاز استفاده شود دوک تقسیم تشکیل نشده و سلول در این مرحله از تقسیم متوقف میشود. لذا میتوان کروموزومها را در مرحله متافاز مشاهده کرد. اگر در مرحله اینترفاز از کلشیسین استفاده شود همه میکروتوبولهای سیتوپالسمی بجز میکروتوبولهای سانتریولی تجزیه میشوند. از کلشیسین برای درمان بیماری نقرس استفاده میشود عالوه بر کلشی سین پودوفیلوتوکسین و نوکودازول نیز با اتصال به دایمرهای توبولینی از پلیمریزاسیون آنها ممانعت می تاکسول به انتهای منفی میکرتوبول متصل شده و از دپلیمریزاسیون آن ممانعت مینماید. از تاکسول برای درمان سرطانهای سینه و رحم )تخمدان( استفاده میشود پروتئین های موتوری مرتبط با میکروتوبول ها: پروتئین ه یا موتوری انرژی شیمیایی ذخیره شده در ATP را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. با این کار نیروی الزم جهت جابجایی محموله سلولی متصل به موتور فراهم می کنند. انواع محموله سلولی ای که بوسیله پروتئین ه یا موتوری جابجا می شوند شامل ذرات نوکلئوپروتئینی وزیکول ها میتوکندری ها لیزوزوم ها کروموزوم ها و سایر رشته های اسکلتی هستند. پروتئین های موتوری طول میکروتوبول ها را طی می کنند و هیچ پروتئنین موتوری که از مسیرهای تونوفیالمنتی استفاده کند شناخته نشده است. پروتئین ه یا موتوری مجموعا در سه ابرخانواده وسیع تقسیم می شوند: 1- کینزین ها 2- داینئین ها 3- میوزین ها.

23 33 1- کینزین: یک پروتئین سیتوزولی و حرکتی یا موتور وابسته به میکروتوبولهاست که معموال از دو زنجیر سنگین یکسان و چندین زنجیره سبک کوچکتر تشکیل میشود. هر زنجیره سنگین سرکروی دارد که با میکروتوبول برهمکنش مینماید. دم کینزینها نیز شامل زنجیرههای سبک میباشد که با پروتئین های محیطی یا سراسری غشای وزیکولها در ارتباط است. کینزین به سمت سر )+( میکروتوبول )به طرف بیرون( حرکت میکنند. سر کروی کینزین فعالیت ATPase دارند. واکنش هیدرولیز ATP انرژی مورد نیاز برای تغییرشکل فضایی توبولین را فراهم میسازد تا در طول میکروتوبول بتوانند حرکت کنند و اتصال و انفصال الزم را بوجود آورند. میکروتوبولها و ارتباط آنها با کینزینها نقش مهمی در وضع مکان و مسیر حرکت اندامکهای محدود شده در غشا دارند. در مدل وجب به وجب یک در میان دو سرکروی بطور یکسان راه را می پیمایند. این پیمایش نه تنها متناوب است بلکه شباهتی با قدم زدن یک فرد در یک مسیر باریک خطی ندارد. نکته کینزینهای سیتوزولی نظیر کینزین I اندامک ها و به ویژه لیزوزوم را در سیتوزول حمل میکند. KIF1B میتوکندری و KIF1A از جمله کینزینهای سیتوزولی هستند که اختصاصی عمل میکنند. KIF1B و KIF1A وزیکولهای ترشحی را حمل میکنند. مولکول کینزین در سال 1885 کشف شد و از اینرو "کینزین معمولی" یا کینزین- 1 نام گرفت که امروزه می دانیم تنها یکی از اعضای ابرخانواده پروتئین های مرتبط با کینزین به نام پروتئین های شبه کینزین )kinesin-like proteins( KLPs است. براساس آنالیز توالی ژنومی مشخص شده است که سلول های پستانداران تقریبا 45 نوع KLPs را می سازند. پروتئین های موتوری KLPs توالی آمینواسیدی مرتبطی دارند که بیانگر دودمان تکاملی مشترک شان است که نشان می دهد بطور مشابه در طول میکروتوبول ها حرکت می کنند.

24 33 نکته قسمت دم در KLPs توالی آمینواسیدی گوناگونی دارند. این مطلب بیانگر تنوع محموله ای است که این موتورها حمل می کنند همانند کینزین- 1 اکثر KLPs در جهت سر )+( میکروتوبولی که بدان متصل هستند حرکت می کنند اما با این حال یک خانواده کوچک از این ابرخانواده به نام کینزین- 14 مانند پروتئین Ncd مگس سرکه )Drosophila( که مطالعات زیادی بر روی آن صورت گرفته است در خالف جهت یعنی به سمت سر )-( میکروتوبول ها حرکت می کند. 2- داینئین داینئین به سمت انتهای منفی میکروتوبول حرکت میکند. داینئین سیتوزولی همانند کینزین I دارای دو زنجیره سنگین است. بنابرین یک مولکول دو سر میباشد که با میکرتوبولها برهمکنش دارد. این سرهای داینئینی خاصیت ATPase دارند. دم دای- نئین نیز از چند زنجیره سبک تشکیل شده است. نکته برخالف کینزین داینئین نمیتواند به تنهایی محمولهها را حمل کند. کمپلکس پروتئینی بنام دیناکتین وزیکولها را به زنجیره- های سبک داینئین متصل میکند کمپلکس دیناکتین شامل فیالمنت Arp1 اسپکترین و آنکرین است که این کمپلکس بواسطه آنکرین خود به گلیکوپروتئین غشایی وزیکول )محموله( متصل می شود. داینئین سیتوزولی در حرکت وزیکولها و اندامکها نقش دارد و داینئینهای آکسونمال مسئول حرکات مژک و تاژکها هستند. نکته 34 داینئین سیتوزولی محموله را بسمت انتهای )-( انتقال می دهد در حالیکه کینزین آنرا بسمت انهای )+( جابجا می کند. ساختارهای میکروتوبولی شامل موارد زیر می باشد: 1-2 -سانتروزوم 1-3- تاژک و مژه 1-4- دوک های کینه توکور سانتریول

25 سانتریول در مرحله اینترفاز در مجاورت هسته دو سانتریول عمود برهم و به شکل L وجود دارد. سانتریول از 8 دسته لوله سهتایی )Triplet( میکروتوبولی ساخته شده است. هر تریپلت شامل یک میکروتوبول کامل با 13 پروتوفیالمنت )A( و دو میکروتوبول ناکامل با 11 پروتوفیالمنت )B و C( میباشد. تریپلتها موازی یکدیگر قرار گرفتهاند و یک جسم استوانهای را ایجاد میکنند. سانتریول فاقد غشاست. سانتریول در تشکیل دوک تقسیم نقش دارد ولی ضروری نیست زیرا سلولهای گیاهی سانتریول ندارند اما رشتههای دوک ایجاد می شود. نکته 31 گیاهان عالی قارچ ها برخی از سلول های اپیتلیال و تخم های تازه لقاح یافته جانوران و آمیب فاقد سانتریول می باشند. 2- سانتروزوم سانتروزوم ناحیه مجاور هسته سلول شامل دو سانتریول عمود برهم و ماده زمینه ای است. میکروتوبولهای سیتوپالسمی که از این ناحیه منشا میگیرند و رشتههای میکروتوبولی که از سانتروزوم به تازگی بیرون میزند ساختار ستاره ای شکل موسوم به آستر )Aster( دارند. میکروتوبول هایی که از سانتروزوم منشاء می گیرند از توبولین γ و پروتئین پریسنترین تشکیل شده و مرکز سازمان دهنده میکروتوبولی )MTOC( میکروتوبولهای سیتوپالسمی می باشند. توبولین γ در اواسط سال 1881 کشف شد و برخالف توبولین های α و β که 2/5 درصد پروتئین تام سلول های غیرعصبی را تشکیل می دهند تنها 1/115 درصد پروتئین تام سلو ل ها را تشکیل می دهد. توبولین γ ترکیب اساسی در شروع تجمع یا نقطه آغاز شکل گیری رشد میکروتوبول عمل میکند. به طوریکه توبولین های α و β در جهت خاصی به حلقه مارپیچی آزاد توبولین γ اضافه می شوند. در نتیجه انتهای منفی میکروتوبول در سانتروزوم قرار دارد و رشد آن فقط از انتهای مثبت یعنی انتهای رو به خارج صورت میگیرد. )γ-tubulin ring complexes( γ-turc خود نیز توسط سایر پروتئین ها نگه داشته می شود که γ توبولین

26 34 نام دارند. سانتریولها هیچ نقشی در شروع شکلگیری میکروتوبولها در سانتروزوم ندارند )توبولینهای γ به تنهایی کافی هستند( و عملکرد سانتریولها در این بخش از سلول مبهم باقی مانده است. نکته 31 هر سه توبولین β α و γ دارای تشابهاتی با پروتئین FtsZ )یک پروتئین )GTPase در باکتریها میباشند. بنابراین توبولین مانند FtsZ یک GTPase است. سر )-( میکروتوبولهای سیتوپالسمی در سانتروزوم و سر )+( آن دور از سانتروزوم میباشد. میکروتوبولهای سیتوپالسمی با امتداد یافتن به سمت محیط سلول مسیرهایی را درون سلول ایجاد میکنند که وزیکولها اندامکها و سایر اجزای سلولی میتوانند از آنها عبور کنند. سر منفی میکروتوبولهای آکسونی در سانتروزوم و سر مثبت آنها دور از سانتروزوم و به سمت انتهای اکسون است. در اینجا میکروتوبولها مانند یک مسیر عمل جابجایی مواد سنتز شده در جسم سلولی را به انتهای اکسون انجام میدهند. سایر اجزاء مراکز سازمان دهی میکروتوبولی )MTOC( 1( سانتروزوم 2( کالهک قطبی یا عرق چین قطبی: در سلولهای گیاهی که سانتریول ندارند دیده میشود. عرق چین قطبی در واقع سانتروزومی است که سانتریول ندارد اما واجد سایر قسمتها می باشد. 3( کینه توکور کروموزوم ها. 4( اجسام قاعده ای )بلفاروبالست یا کینه توزوم(. کینه توکور ارتباط کروموزومهای متافازی با انتهاهای مثبت میکروتوبولها توسط پروتئینی بنام کنیه توکور اتفاق میافتد. نقش کینهتوکور این است که انتهای مثبت میکروتوبولها را به کروموزومها متصل کرده و نیروی الزم برای حرکت کروموزومها در طول میکروتوبولها را تولید میکنند و نیز جدایی کروموزومها و رفتن آنها به قطبین سلولها را تنظیم میکند. کینه توکور در طرفین سانترومر کروموزومها قرار دارد. هر کینهتوکور دارای دو بخش بیرونی و درونی است. به بخش بیرونی هر کینهتوکور رشتههای دوکی کروموزومی یا رشتههای دوکی کینهتوکوری متصل میشود. به هنگام جدا شدن کروماتیدهای خواهری طی

27 31 آنافاز در یک سمت کروماتید کمپلکس داینئین- دایناکتین که به کینه توکور متصل است کروموزوم را به سمت سر منفی هل میدهد. در نتیجه در این سمت دپلیمریزاسیون میکروتوبول را داریم. در سمت دیگر کروماتید هم که کینزینهای میتوتیک به کینهتوکور متصل هستند بر روی رشته مثبت به طرف جلو حرکت کرده و به کروموزوم برای رفتن به قطب فشار وارد میآورند. ضمن اینکه در این ناحیه پلیمریزاسیون میکروتوبول نیز اتفاق میافتد. 3- تاژک و مژه تاژک و مژه یوکاریوتی از نظر ساختمانی مشابه و از نظر وظیفه متفاوت میباشند. تاژک وسیله حرکتی سلول است. در مقطع عرضی تاژک و مژه 8 استوانه میکروتوبولی دوتایی )Doublet( در بخش محیطی و یک جفت استوانه میکروتوبولی که بصورت C1 و C2 نشان داده می- شود در بخش مرکزی دیده میشود. به مجموعه این دستجات میکروتوبولی منفرد آکسونم )Axoneme( میگویند. آکسونم که توسط غشای پالسمایی محاط شده است در محل اتصال به سلول با جسم قاعدهای در تماس است. در واقع جسم قاعده ای مرکز سازمان دهنده میکروتوبولی )MTOC( تاژک و مژه است که از لحاظ ساختار بسیار شبیه به سانتریول در سانتروزوم می باشد. در نتیجه در ساختمان تاژک و مژه سر منفی میکروتوبولها در مجاورت جسم قاعدهای و سر مثبت آنها دور از جسم قاعدهای قرار دارند. در ساختار تاژک و مژه هر یک از استوانه های میکروتوبولی را در مجموعه های دوتایی میکروتوبولی با حروف A و B نشان می دهند که به ترتیب واجد 13 و 11 رشته پروتوفیالمنت است. استوانه های میکروتوبولی منفرد مرکزی هریک دارای 13 رشته پروتوفیالمنت توبولینی میباشند. رابط پروتئینی موسوم به نکسین )Nexin( استوانه میکروتوبولیA را در یک مجموعه دوتایی به استوانه میکروتوبولی B در مجموعه دوتایی مجاور متصل میکند. از استوانه میکروتوبولی A زائده ای موسوم به اسپوک شعاعی Spoke( )Radial که دارای سر کروی میباشد به سمت مرکز آکسونم امتداد یافته است. از استوانه میکروتوبولی A همچنین دو بازوی دی نئین )Dynein( داخلی و خارجی بیرون زده اند. بازوی دی نئین داخلی در مجاورت اسپوک شعاعی قرار دارد. پروتئین دی نئین فعالیت ATPase دارد و به این ترتیب انرژی حرکت تاژک و مژه را تامین میکند. در ساختار آکسونم استوانه های میکروتوبولی منفرد C1 و C2 توسط ساختار حلقوی شکل موسوم به غالف داخلی Sheath( )Inner احاطه میشوند. هر ضربان تاژک و مژه مربوط به برهمکنش توبولین- دی نئین است. میکروتوبولهای موجود در ساختمان سانتریول تاژک و مژه پایدار بوده و در تمام مراحل چرخه سلولی حضور دارند. این میکروتوبولها در برابر عمل فیکساتورها کلشی سین وینبالستین و تاکسول مقاوماند. اما میکرتوبولهای سیتوپالسمی ناپایدارند. میکروتوبولهای سیتوپالسمی در زمان تقسیم سلولی دپلیمریزه میشوند اما به شکل دوک تقسیم مجددا پلیمریزه میگردند. میکروتوبول- های سیتوپالسمی مسئول تشکیل دوک میتوزی درحین چرخه میتوز میباشند.

28 32 سلول گیاهی سلول گیاهی پیشرفته کمی با سلول جانوری تفاوت دارد. از جمله اینکه این سلولها فاقد سانتریول تاژک مژه و لیزوزوم هستند و در عوض واجد اجزای منحصر بفردی نظیر دیواره سلولی گلیاکسیزوم واکوئل و پالستید میباشند که این اجزا سلول گیاهی را از نوع جانوری آن متمایز میکند. سانتریول در سلولهای گیاهی اولیه مانند خزه و سرخس وجود دارد. همچنین سلولهای جنسی نر برخی از گیاهان مانند سرخس و خزه دارای تاژک هستند. آنتروزوئیدها و سلولهای موجود در کیسه رویانی گیاهان دیواره اسکلتی ندارند. اسکلت غشایی غنیترین منطقه از نظر رشتههای اکتینی در بیشتر سلولها منطقه زیر غشای پالسمایی است که در آنجا اسکلت غشایی و یا ناحیه کورتکس را تشکیل میدهد. اسکلت غشایی از داخل غشای پالسمایی را حمایت میکند. این شبکه میکروفیالمنتی بطور غیرمستقیم و بواسطه پروتئینهای سطحی به انواع پروتئینهای اینتگرال غشایی متصل میشود. نکته در اسکلت غشایی گلبول قرمز زنجیرههای کوتاه اکتینی بوسیله دو پروتئین سطحی اسپکترین )باند 1 و 2( و انکرین )باند 2/1( به پروتئین اینتگرال غشایی موسوم به کانال آنیونی )باند 3( مربوط میشوند و بوسیله پروتئین سطحی باند 4/1 و آدوسین )Adducin( به پروتئین اینتگرال غشایی دیگری موسوم به گلیکوفورین C اتصال مییابند. تروپومیوزین و تروپومودولین که به رشتههای اکتینی متصل هستند با جلوگیری از دپلیمریزاسیون آنها باعث پایداری شبکه اسکلت غشایی میشوند اسپکترین واجد دو زیرواحد α )باند- 1 ( و β )باند- 2 ( است. اسپکترین %75 پروتئینهای غشای گلبول قرمز را تشکیل میدهد.

29 33 شبکه میکروفیالمتی و حضور اکتین شبکه میکروفیالمتی اسکلت غشایی در پالکتها توسط پروتئین سطحی Gp1b-IX فیالمین به گلیکوپروتئین اینتگرال غشایی متصل میشوند. Gp1b-IX نیز به پروتئینهای انعقادی در خارج سلول متصل میشود. شبکه میکروفیالمنتی اسکلت غشایی در سلول عضالنی توسط پروتئین دایمر دیستروفین به گلیکوپرتئین اینتگرال غشایی متصل میشود که این گلیکوپروتئین نیز به المینین در ماتریکس خارج سلولی )ECM( اکتین و داخل سلولی متصل میشود. اتصاالت سلولی اتصاالت سلولی که مشتمل بر دو نوع اتصال سلول- سلول و اتصال سلول- ماتریکس خارج سلولی است در اکثر بافتها و بویژه در بافتهای پوششی مانند پوست به وفور دیده میشود. اتصال سلول- سلول توسط پروتئینهای سرتاسری غشا بنام molecules( )Cell-adhesion انجام میشود و CAMs اتصال سلول- ماتریکس خارج سلولی از طریق رسپتورهای اتصالی در غشای پالسمایی به اجزایی که در ECM قرار دارند صورت میگیرد. نکته CAMها توسط د مینهای خارج سلولی خود با همدیگر ارتباط برقرار میکنند. اگر این ارتباط بین دو سلول از یک نوع برقرار گردد به آن برهمکنش هوموتیپیک و اگر بین دو نوع سلول مختلف برقرار گردد به آن برهمکنش هتروتیپیک گویند اگر یک CAM در روی یک سلول به یک CAM از همان نوع در سلول مجاور اتصال گردد به آن هوموفیلیک گویند اتصال جانبی بین دو منومر CAM در سطح یک غشای پالسمایی را برهمکنش Cis گویند در حالیکه اتصال این دایمرها بین دو سلول مجاور را برهمکنش Trans گویند.

30 34 اکثر CAMها در چهار خانواده بزرگ قرار میگیرند: کادهرین ها: این خانواده پروتیئنی بیش از 111 عضو دارد که در 6 زیرخانواده طبقه بندی میشود. این تنوع بعلت ژنهای زیاد کادهرین و پدیده پردازش RNA رخ میدهد. E- کادهرین ها در بافت های اپیتلیال P- کادهرین در جفت و N- کادهرینها در سلولهای عصبی حضور دارند. E- کادهرین و P- کادهرین ترجیحا واکنش های هوموفیلیک را واسطه گری میکنند و کادهرینهای کالسیک خوانده میشوند. د مین سیتوزولی C- ترمینال کادهرینهای کالسیک توسط تعدادی پروتئین آداپتور نظیر α- کاتنین و β- کاتنین متصل میشود. همچنین د مین سیتوزولی کادهرینهای کالسیک با ملکولهای سینگالی نظیر کند. P120- کاتنین و β- کاتنین برهمکنش دارد. β- کاتنین نه فقط اتصال اسکلت سلولی را واسطهگری میکند بلکه بعنوان یک ملکول سیگنالی پیامهایی را نیز به درون سلول ارسال می- کادهرینها اتصاالت سلول- سلول را در اتصاالت adherence و دسموزومها وساطت میکنند. در تشکیل دسموزومها دو پروتئین کادهرین ویژه مشارکت دارند: دسموژلین و دسموکولین. د مینهای ستیوزولی این دو با پالکوگلوبین )در ساختار شبیه β- کاتنین( و پالکوفیلین برهمکنش دارند. این پروتئینهای آداپتور نیز با فیالمنتهای حدواسط ارتباط برقرار میکنند. چسبندگی کادهرینها به وجود کلسیم بین سلولی وابسته است. هر کادهرین کالسیک دارای یک د مین ترانس ممبران یک د مین C ترمینال سیتوزولی و 5 د مین بین سلولی است. د مینهای بین سلولی برای اتصال +2 Ca و اتصال سلول به سلول ضروری هستند. اینتگرینها: یک خانواده بزرگ از پروتئینهای هترودایمر αβ میباشند که در سطح سلول وجود داشته و هر دو اتصاالت سلول- سلول و سلول- ماتریکس را واسطهگری میکنند. در سلولهای اپیتلیالی اینتگرین در اتصاالت همی دسموزوم وجود دارد. لیگاند اینتگرین α6β4 در ماتریکس خارج سلولی ملکول المینین است. زنجیره β4 در اینتگرین α6β4 در همی دسموزوم با پروتئینهای آداپتوری نظیر پلکتین ارتباط دارد. این آداپتورها نیز با تونوفیالمنتها واکنش میدهند. اتصال لیگاند به اینتگرینها به اتصال کاتیونهای دو ظرفیتی نظیر +2 Ca نیاز است. ابر خانواده ایمنوگلوبولینها: در ژنوم انسان حدود 765 ژن پروتئینهای ترانس ممبرانی را کد میکنند که دارای د مینهای Ig در نواحی بین سلولی خود میباشند. در میان IgCAMها میتوان به CAM نورونی )NCAM( CAM درون سلولی )ICAM( که در حرکت و مهاجرت لوکوسیتها در میان بافتها شرکت میکند و ملکولهای اتصالی پیوندگاهی )JAMS( که در اتصاالت محکم وجود

31 33 دارند را نام برد. از خصوصیات NCAMها وجود زنجیرههای سیالیک اسیدی در آنهاست. اتصال کوواالنی این زنجیرههای قندی با بار منفی به CAMها باعث تغییرات اتصالی CAMها میگردد. یکی از NCAMها L1-NCAM است. موتاسیون در بخشهای مختلف ژن کدکننده آن باعث نوروپاتولوژیهای گوناگونی در انسان میشود. ظاهرا ابرخانواده ایمنوگلبولینها برای اتصاالت خود نیازی به کاتیونهای دو ظرفیتی ندارند. سلکتین ها: این خانواده از CAMها برهمکنشهای عروقی- لوکوسیتی را واسطهگری میکنند. یکی از اعضای این خانواده P- سلکتین میباشد که در سطح رو به خون سلولهای آندوتلیال قرار دارد. P- سلکتین نقش مهمی در برهمکنشهای عروقی- لوکوسیتی دارد. این برهمکنشها در هنگام التهاب بافتی رخ میدهد. سیگنالهای التهابی مختلف آزاد شده در مناطق عفونت ابتدا باعث فعال شدن اندوتلیوم شده و P- سلکتین در پی این فعال شدن سلولهای اندوتلیال به سمت سطح سلولی حرکت میکند. فعال شدن آندوتلیوم همچنین موجب سنتز فاکتور فعال کننده )PAF( و ICAM-1 در سطح سلول اندوتلیال میشود. برهمکنشها در نهایت باعث تغییر شکل لوکوسیت و فعال شدن اینتگرین خاص لوکوسیت بنام اینتگرین αlβ2 میشود. این اینتگرین با ICAMها واکنش میدهد. در پی این تغییرات لوکوسیتها به سمت بافت زیری آندوتلیوم حرکت میکنند تا در مکانیسم دفاعی بدن شرکت کنند. ICAM-1 محلی برای ورود ویروسهای عامل سرماخوردگی )رینوویروس ها( به درون سلول هستند. موجود در سطح سلولها سلکتینها کربوهیدراتهای غشای سلولی را شناسایی میکنند همه سلکتینها دارای یک د مین لکتین وابسته به +2 Ca میباشند که در منطقه بین سلولی قرار گرفته و اولیگوساکاریدهای موجود در گلیکوپروتئینها و گلیکولیپیدها را تشخیص میدهند. برای مثال لیگاند P- سلکتین و E- سلکتین یک اولیگوساکارید بنام آنتی ژن سیالیل لوئیس- X نام دارد که در گلیکوپروتئینها و گلیکولیپیدهای لوکوسیتها وجود دارد. نکته 34 سلکتینها اینتگرینها و کادهرینها برای اتصاالت خود نیاز به یونهای دو ظرفیتی مانند +2 Ca و +2 Mg دارند. نکته 35 اتصاالت سلولی با میکروسکوپ نوری قابل مشاهده نیستند اما توسط میکروسکوپ الکترونی و با روش Freeze-fracture قابل رویت هستند. بطور کلی اتصاالت سلولی به سه خانواده قابل تقسیم بندی هستند: -1 اتصاالت محکم junction( )Tight یا Zonula occludens -2 اتصاالت لنگری junction( )Anchoring 3- اتصاالت ربط دهنده junction( )Communicating

32 33 1- اتصاالت محکم اتصاالت محکم نتیجه برهمکنش قوی پروتئینهای غشایی )CAMs( در دو سلول مجاور است. د مینهای خارج سلولی CAMهای اوکلودین کلودین و JAM از یک سلول با د مینهای خارج سلولی CAMهای اوکلودین کلودین و JAM در سلول مجاور اتصال محکم دارند. بین سلولهای پوششی روده زیر میکروویلیها دیده میشود و یک کمربند غیرقابل نفوذی occludens( )Zonula را دور سلول بوجود آورده اند که موجب حرکت ب رداری گلوکز و سدیم از لومن روده به خون میشوند. اتصاالت محکم یا فشرده در سلولهای اپیتلیال روده کوچک وظیفه اصلی نگه داشتن سلولها را باهم در درون بافت دارند. از سه بخش شامل پروتئین- های اتصالی )CAMs( آداپتورها و رشتههای اسکلت سلولی تشکیل شده- اند. این خصوصیات در شکل دیگری از اتصاالت بنام اتصاالت لنگری نیز دیده میشود. اتصاالت فشرده بصورت کمربندی درست زیر میکروویلیها قرار دارند و با محدود کردن فضای بین سلولی در نقاط اتصال و راندن پروتئینهای انتقال دهنده غشایی به بخشهای خاصی در غشا سلولهای پوششی جدار روده باعث حرکت برداری گلوکز و سدیم از لومن روده به خون میشوند. سه پروتئین سرتاسری CAM در این اتصاالت دیده میشود )جزو ابرخانواده.)Ig د مینهای خارج سلولی اوکلودین کلودین و JAMs در غشای پالسمایی یک سلول پیوندهای محکمی با پروتئینهای مشابه در سلول مجاور تشکیل میدهند. پروتئینهای آداپتور سیتوزولی نیز با استفاده از د مینهای PDZ خود به اوکلودینها متصل میشوند. سپس این آداپتورها به اسکلت سلولی و پروتئینهای سیگنالی اتصال مییابند. وجود یون +2 Ca نیز برای تشکیل و استحکام اتصاالت فشرده ضروری است.

33 33 نکته 36 سم ویبریوکلرا که باعث وبا میشود از طریق تغییرات ساختار یا فعالیت اتصاالت فشرده نفوذپذیری سلولهای اپیتلیال روده را تغییر داده و باعث بیماری میشود. -2 لنگری junction( )Anchoring از آنجائیکه تکیهگاه این نوع اتصاالت فیالمنتهای نازک و فیالمنتهای حدواسط اسکلت سلولی )IF( یا تونوفیالمنتها است این نوع اتصاالت را اتصاالت لنگری مینامند. در اتصاالت لنگری یک پروتئین داخلی که عرض غشای سلول را طی میکند در بخش سیتوزولی با واسطه پروتئینهای دیگری به اسکلت سلولی )میکروفیالمنتها یا تونوفیالمنتها( وصل میشود و در بخش خارج سلولی با پروتئینهای اینتگرال غشایی دیگری از سلول مجاور برهمکنش میکند و به این ترتیب موجبات اتصال سلول- سلول را فراهم میکند و یا اینکه به پروتئینی در ماتریکس خارج سلولی وصل میشود و امکان اتصال سلول- ماتریکس را فراهم میکند. در Anchoring junction با تکیهگاه فیالمنت اکتینی چون ضمن اتصال بین دو سلول فضا باقی میگذارند و مسدود نمیشوند لذا این اتصاالت را junctions Adherens نیز میگویند. همچنین بواسطه اینکه اتصاالت لنگری با تکیه گاه فیالمنت اکتینی ضمن اینکه بین دو سلول فضا باقی میگذارند بصورت کمر بندی دور تا دور سلول حضور دارند لذا به آنها Zonula adherens نیز اطالق میشود. الف( اتصاالت لنگری با تکیه گاه فیالمنت اکتینی به دو گروه تقسیم میشوند: کمربند چسبنده belt( )Adhesion یا اتصاالت بینابینی junction( )Intermediate که از انواع اتصال سلول- سلول است. Focal Contact یا Adhesionکه plaque اتصال سلول- ماتریکس است. بطور مثال پروتئین داخلی اینتگرین که رسپتور فیبرونکتین نیز نامیده میشود در بخش داخل سلول به کمک پروتئینهای تالین پاکزیلین وینکولین و α- اکتینین به فیالمنت نازک اکتینی وصل میشود و در بخش خارج سلولی به گلیکوپروتئین فیبرونکتین متصل میشود. ب( در نوع دیگری از اتصالت لنگری تکیه گاه سیتوزولی تونوفیالمنت ها هستند. اینها نیز به دو گروه تقسیم میشوند: دسموزوم یا دسموزوم تکمه ای که اتصال سلول- سلول است. اتصاالت دسموزوم تکمهای به شکل ماکوال بوده و محکمترین نقاط اتصال محسوب میشود. در سلولهای اپیتلیالی و برخی از دیگر از سلولها نظیر سلولهای عضله صاف دیده میشود.

34 33 همی دسموزوم که اتصال سلول- ماتریکس است. بطور عمده در سطح غشای پایه سلولهای اپیتلیال دیده میشود. اتصال ممکن است به شکل یک نقطه یا تکمه باشد که ماکوال )Macula( خوانده میشود و یا دور تا دور سلول به شکل حلقه یا کمربند کشیده شده باشد که زونوال )Zonula( خوانده میشود. از نظر وضع محل تماس اگر فضای بین سلولی مسدود شود اصطالحا اوکلودنس )Occludens( به کار میرود و اگر فضایی بین دو سلول باقی مانده باشد از واژه Adherens استفاده میشود. 3- اتصاالت ربط دهنده این اتصاالت در هر دو نوع سلولهای اپیتلیال و غیراپتلیال وجود دارند. این اتصاالت حتی در اتصاالت سلول- سلول گیاهان نیز از اهمیت ویژه ای برخوردارند.در این نوع اتصاالت عالوه بر آنکه غشای دو سلول مجاور را بهم وصل میکنند از طریق کانال یا سوارخی سیتوزول این سلولها را نیز بهم مربوط میسازند و امکان مبادله سریع ملکولهای کوچک محلول در آب بین دو سلول فراهم میشود. انواع اتصاالت ربط دهنده عبارتند از: Gap junction یا نکسوس یا اتصاالت منفذدار: شش زیرواحد پلی پپیتدی که هر یک عرض غشا را با ساختار α- هلیکس 4 بار طی میکنند و کانکسین خوانده میشوند مجموعا استوانه پروتئینی در عرض غشای سلول بوجود می آورند که کانکسون نامیده میشود. هر سلول یک کانکسون را به اشتراک میگذارد. بدین ترتیب غشای دو سلول مجاور از طریق استوانههای پروتئینی کانکسونی بهم وصل میشود. اتصال سلول- سلول به این طریق را اصطالحا Gap junction یا نکسوس می نامند. در محل هر Gap junction دو پروتئین استوانه ای شکل نکسوس که از هر سلول به اشتراک گذاشته شده حضور دارند )مجموعا 12 زیرواحد کانکسین( چرخش زنجیره های پلی پپتیدی کانکسینی باعث ایجاد کانال در بخش مرکزی استوانه پروتئینی کانکسونی میشود. بطور کلی از روزنه یا کانال Gap junction ملکولهای کوچکتر از 811 دالتون نظیر یونها آمینواسیدها قندها ویتامینها برخی هورمونها camp و +2 Ca عبور میکنند. باز و بسته شدن منفذ Gap junction توسط تغییر غلظت یون +2 Ca و ph کنترل میشود بطوریکه: نکته 37 غلظت کلسیم پایین و ph باال)شرایط قلیایی( باعث باز شدن و غلظت کلسیم باال و ph پایین )شرایط اسیدی( باعث بسته شدن منفذ Gap junction میشود. پالسمودسماتا در گیاهان: نوعی اتصال سلول- سلول است که خاص سلولهای گیاهی میباشد. پالسمادسماتا از