מיאלין

Myelin הוא מבנה ייחודי, ארגון אשר מאפשר לך לנהל דחף חשמלי לאורך סיבי עצב עם הוצאות אנרגיה מינימלית. נדן Myelin הוא מבנה מאורגן מאוד multilayer המורכב מאוד מתוחכם ו השתנה קרום פלסמטי של Schwann (ב PNS) ו oligodendroglial (בתאי מערכת העצבים המרכזית).

תכולת המים במיאלין היא כ -40%. תכונה ייחודית של myelin לעומת תאים אחרים היא כי הוא מכיל בממוצע 70% שומנים ו 30% חלבון (מבוסס על משקל יבש). רוב הקרומים הביולוגיים הם בעלי יחס גבוה יותר של חלבונים לשומנים.

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

חשמל ליפיטור mielina

כל השומנים הנמצאים במוח חולדה, והם נוכחי המיאלין, t. E. אין שומנים מקומיים בלעדי במבני nemielinovyh (למעט difosfatidilglitserola השומנים המיטוכונדריה הספציפי). ההפך הוא הנכון: אין כאלה lipids myelin כי לא היה למצוא בשברים אחרים subcellular של המוח.

Cerebroside הוא הרכיב הטיפוסי ביותר של מיאלין. למעט התקופה המוקדמת ביותר של התפתחות הגוף, הריכוז של cerebroside במוח הוא ביחס ישר לכמות המיאלין בו. רק 1/5 מכלל התוכן galactolipid ב myelin מתרחשת בצורת sulfated. Cerebrosides ו סולפטידים לשחק תפקיד חשוב ביציבות של myelin.

Myelin מאופיין גם ברמה גבוהה של שומנים העיקריים שלה - כולסטרול, galactolipids משותף ואת פלסמלוגן המכיל אתנולאמין. נמצא כי עד 70% של הכולסטרול של המוח הוא במיאלין. מאז כמעט מחצית החומר הלבן של המוח יכול להכיל מילין, ברור כי המוח מכיל את הכמות הגדולה ביותר של כולסטרול בהשוואה לאיברים אחרים. ריכוז גבוה של כולסטרול במוח, במיוחד במיאלין, נקבע על ידי הפונקציה העיקרית של רקמות עצביות - כדי ליצור ולבצע דחפים עצביים. תכולה גבוהה של כולסטרול במיאלין ואת המוזרות של המבנה שלה להוביל לירידה דליפת יון דרך קרום נוירון (בשל התנגדות גבוהה).

Phosphatidylcholine הוא גם חלק חיוני של myelin, למרות sphingomyelin הוא הכיל כמות קטנה יחסית.

הרכב השומנים של החומר האפור וגם החומר הלבן של המוח שונה בבירור מזו של המיאלין. ההרכב של המיאלין של המוח של כל מינים יונקים למד כמעט זהה; יש רק הבדלים קלים (לדוגמה, מיאלין חולדה יש פחות sphingomyelin מאשר שור myelin או האדם). ישנן כמה וריאציות, בהתאם למיקום של myelin, למשל myelin מבודדים מחוט השדרה, יש ערך גבוה יותר של יחס השומנים לחלבון מאשר myelin מהמוח.

Myelin מכיל גם polyphosphatidylinositols, אשר triphosphoinositide הוא 4 עד 6% של זרחן מילין, ו diphosphoinositide הוא 1-1.5%. מרכיבים מינימליים של myelin כוללים לפחות שלושה אסטרים של cerebroside ושני ליפידים על בסיס גליצרול; Myelin גם מכיל כמה אלקאנים שרשרת ארוכה. Myelin של יונקים מכיל 0.1-0.3% של gangliosides. Myelin מכיל יותר monosialoganglioside ב M1 לעומת מה שנמצא בקרום של המוח. Myelin של אורגניזמים רבים, כולל בני אדם, מכיל ganglioside ייחודי של sialozilgalosylceramide OM4.

ליפיטור mielina NSP

השומנים במיאלין של מערכת העצבים ההיקפית והמרכזית דומים זה לזה מבחינה איכותית, אך יש הבדלים כמותיים ביניהם. Myelin PNS מכיל פחות cerebrosides ו sulfatides ו sphingomyelin יותר משמעותית מ CNS myelin. מעניין לציין את נוכחותו של ganglioside OMP אופייני של PTS Myelin של כמה אורגניזמים. ההבדלים בהרכב השומנים המיאלין של מערכת העצבים המרכזית והפריפרית אינם משמעותיים כמו ההבדלים בהרכב החלבון.

Myelin חלבונים של מערכת העצבים המרכזית

הרכב החלבון של המיאלין של מערכת העצבים המרכזית הוא פשוט יותר מזה של ממברנות במוח אחרים, והוא מיוצג בעיקר על ידי proteolipids וחלבונים בסיסיים, המהווים 60-80% מכלל. גליקופרוטאינים נמצאים בכמויות קטנות בהרבה. מערכת העצבים המרכזית במיאלין מכילה חלבונים ייחודיים.

עבור המיאלין, ה- CNS האנושי מאופיין בשכיחות הכמותית של שני חלבונים: חלבון מיאלין טעון חיובי (MBP) וחלבון פרוטאוליפיד במיאלין (PLP). חלבונים אלה הם המרכיבים העיקריים של המיאלין של מערכת העצבים המרכזית של כל היונקים.

Mylin proteolipid PLP (חלבון proteolipid), הידוע גם בשם חלבון Folca, יש את היכולת להמיס ממיסים אורגניים. המשקל המולקולרי של PLP הוא כ -30 kD (דה-דלתון). רצף חומצות האמינו שלו הוא שמרני ביותר, המולקולה צורות מספר תחומים. מולקולת PLP כוללת שלוש חומצות שומן, בדרך כלל palmitic, אולאית ו stearic, מקושרים רדיקלים חומצות אמינו על ידי הקשר באתר.

Myelin CNS מכיל כמויות קטנות יותר של proteolipid אחר - DM-20, על שם המשקל המולקולרי שלה (20 kDa). הן ניתוח ה- DNA והבהרה של המבנה הראשוני הראה כי DM-20 נוצר על ידי מחשוף של 35 שאריות חומצות אמינו מחלבון PLP. במהלך הפיתוח, DM-20 מופיע מוקדם יותר מאשר PLP (במקרים מסוימים אפילו לפני הופעת myelin); מציע כי בנוסף לתפקיד המבני היווצרות של myelin, זה יכול להשתתף בידול של oligodendrocytes.

בניגוד לרעיון כי PLP הוא הכרחי להיווצרות של myelin multilamell קומפקטי, תהליך היווצרות המיאלין בעכברים דפקו על ידי PLP / DM-20 מתרחשת עם סטיות קלות בלבד. עם זאת, בעכברים כאלה, תוחלת החיים מצטמצם ואת הניידות הכוללת נפגעת. לעומת זאת, למוטציות המתרחשות באופן טבעי ב- PLP, כולל הביטוי המוגבר שלו (ביטוי רגיל של PLP), יש תוצאות תפקודיות חמורות. יצוין כי כמויות משמעותיות של חלבונים PLP ו- DM-20 מוצגים CNS, RNA שליח עבור PLP הוא PNS, ויש כמות קטנה של חלבון מסונתז, אבל אינם נכללים המיאלין.

חלבון המיאלין קטיוני (MBP) משך את תשומת לבם של חוקרים בשל האופי אנטיגני שלה - כאשר מנוהלים לבעלי חיים הוא גורם לתגובה אוטואימונית, encephalomyelitis אלרגית שנקראה ניסיוני, אשר מהווה מודל של מחלת ניוון עצבית חמורה - טרשת נפוצה.

רצף חומצות אמינו של MBP באורגניזמים רבים הוא שמר מאוד. MBP ממוקם בצד cytoplasmic של קרום myelin. יש לו משקל מולקולרי של 18.5 kD והוא נטול סימנים של מבנה שלישוני. זה חלבון בסיסי מגלה microheterogeneity במהלך אלקטרופורזה בתנאים אלקליין. רוב היונקים שנבדקו הכילו כמויות שונות של איסופורמים של MBP שיש להם חלק נפוץ משמעותי ברצף חומצות האמינו. משקל מולקולרי של ICBMs של עכברים וחולדות הוא 14 kDa. MR נמוך משקל מולקולרית יש את רצפי חומצות אמינו זהה ב N ו- C- מסוף חלקים של המולקולה כמו שאר ICBM, אך מאופיין על ידי ירידה של כ 40 שאריות חומצות אמינו. היחס בין חלבונים בסיסיים אלה משתנה במהלך התפתחות: חולדות בוגרות ועכברים יש יותר ICBMs עם המסה המולקולארית של 14 kDa מאשר MBDs עם משקל מולקולרי של 18 kDa. שני איסופורמים אחרים של ICBMs, שנמצאו גם באורגניזמים רבים, בעלי משקל מולקולרי של 21.5 ו -17 kDa, בהתאמה. הם נוצרים על ידי התקשרות למבנה הראשי של רצף פוליפפטיד של כ 3 kDa.

הפרדה אלקטרופורטית של חלבונים במיאלין חושפת חלבונים בעלי משקל מולקולרי גבוה יותר. מספרם תלוי בסוג האורגניזם. לדוגמה, עכבר חולדה יכול להכיל חלבונים כאלה עד 30% מכלל. התוכן של חלבונים אלה גם משתנה בהתאם לגיל של החיה: ככל שזה צעיר יותר, פחות myelin המוח שלי, אבל יותר חלבונים בו יש משקל מולקולרי גבוה יותר.

אנזים 2 '3' מחזורי נוקליאוטידים Z'-phosphodiesterase (CNP) חשבונות עבור כמה אחוזים של תכולת חלבון מילין הכולל בתאי CNS. זה הרבה יותר מאשר סוגים אחרים של תאים. CNP חלבון אינו המרכיב העיקרי של המיאלין קומפקטית, הוא מרוכז רק באזורים מסוימים של נדן המיאלין הקשורים הציטופלסמה של oligodendrocyte. החלבון הוא מקומי בציטופלזמה, אבל חלק ממנו מזוהה עם cytoskeleton ממברנה - F- אקטין ו tubulin. הפונקציה הביולוגית של CNP יכול להיות לווסת את המבנה של השלד כדי להאיץ את תהליכי הצמיחה ואת בידול oligodendrocytes.

גליקופרוטאין Mielinassotsiirovanny (MAG) - מרכיב קטן כמותית של המיאלין מטוהר יש משקל מולקולרי של 100 KD, נמצא CNS ב כמות קטנה (פחות מ 1% של חלבון כולל). MAG יש תחום טרנסממברני אחד המפריד את החלק החיצוני glycosylated מאוד של המולקולה המורכבת מחמישה תחומים דמויי אימונוגלובולין מתחום תאיים. המבנה הכולל שלה דומה חלבון הדבקה תא עצבי (NCAM).

MAG שוהה המיאלין קומפקטית, multilamellar, אבל הוא נמצא ממברנות periaksonalnyh oligodendrocytes להרכיב את שכבות המיאלין. נזכיר כי קרום oligodendrocyte periaksonalnaya - ממוקם קרוב הממברנה של האקסון, אבל בכל זאת שתי ממברנות אלה אינם מתאחים, אבל הם מופרדים על ידי הפער תאיים. כזה לוקליזציה תכונה של MAG, וכי חלבון זה מתייחס superfamily אימונוגלובולינים, מאשרת את השתתפותו תהליכי הדבקה והעברה (איתות) ובין oligodendrocytes axolemma mielinobrazuyuschimi במהלך מעטפת המיאלין. בנוסף, MAG הוא אחד המרכיבים של החומר הלבן של CNS, אשר מעכב את הצמיחה של neurites בתרבית רקמות.

של גליקופרוטאינים אחרים של חומר לבן ומיאלין, יש לציין גליקופרוטאין מיאלניגוליגודנדרוציטי קטן (Myelin-oligodendrocytic glycoprotein, MOG). MOG הוא חלבון טרנסממברני המכיל תחום דמוי אימונוגלובולין יחיד. בניגוד MAG, אשר ממוקם בשכבות הפנימיות של המיאלין, MOG הוא מקומי בשכבות פני השטח שלה, כך שהוא יכול להשתתף בהעברת מידע תאיים oligodendrocyte.

כמויות קטנות של חלבונים קרום אופייניים ניתן לזהות על ידי אלקטרופורזה polyacrylamide ג'ל (PAGE) (למשל, טובולין). ברזולוציה גבוהה אלקטרופורזה מדגים את נוכחותם של להקות קטנות אחרות של חלבון; הם יכולים להיות קשורים עם נוכחותם של מספר אנזימים נדן המיאלין.

חלבונים של המיאלין PNS

MySin PNS מכיל כמה חלבונים ייחודיים, כמו גם כמה חלבונים נפוצים עם חלבונים של CNS המיאלין.

Р0 - ה- PNS העיקרי של חלבון המיאלין, בעל מסה מולקולארית של 30 kDa, הוא יותר ממחצית החלבונים במיאלין PNS. מעניין, אם כי שונה PLP ברצף חומצות אמינו, מסלולים שינוי שלאחר translational ומבנה, אולם הן של חלבונים אלה הם חשובים באותה מידה עבור להרכיב את המבנה של המיאלין PNS ו CNS.

התוכן של MBP ב myelin של PNS הוא 5-18% מהכמות הכוללת של חלבון, בניגוד CNS, שם השבר שלה מגיע שליש החלבון הכולל. אותן ארבע צורות של חלבון MBP עם משקולות מולקולריות של 21, 18.5, 17 ו 14kDa, בהתאמה, נמצא myelin של מערכת העצבים המרכזית נמצאים גם PNS. ב מכרסמים מבוגרים MBP עם המסה המולקולארית של 14 kDa (על פי הסיווג של חלבונים המיאלין הפריפריאלי זה נקרא "Pr") הוא המרכיב המשמעותי ביותר של כל חלבונים קטיוני. ב myelin של PNS, יש גם MBP עם מסה מולקולרית של 18 kDa (במקרה זה הוא נקרא "חלבון P1"). יש לציין כי החשיבות של המשפחה חלבון של MBP הוא לא כל כך גדול עבור המבנה myelin של PNS, כמו CNS.

Glikoproteinı mielina NSP

קומפקט כולל גליקופרוטאין המיאלין PNS עם משקל מולקולרי של 22 kDa, הנקרא מיאלין היקפי-22 חלבון (PMP-22), המהווה פחות מ 5% של תכולת החלבון הכולל. PMP-22 יש ארבעה תחומים טרנסממברני אחד תחום glycosylated. חלבון זה אינו משחק תפקיד מבניים משמעותי. עם זאת, אנומליות של הגן pmr-22 אחראים על נוירופתולוגיות אנושיות מסוימות תורשתי.

לפני כמה עשורים היה האמין כי מיאלין יוצר קרום אינרטי כי אינו מבצע כל פונקציות ביוכימיות. עם זאת, מאוחר יותר ב myelin, מספר גדול של אנזימים המעורבים סינתזה ומטבוליזם של מלין רכיבים זוהו. כמה אנזימים הנמצאים המיאלין, מעורב במטבוליזם phosphoinositide: fosfatidilinozitolkinaza, difosfatidilinozitolkinaza phosphatase המקביל ו diglitseridkinazy. אנזימים אלה הם בעלי עניין בגלל הריכוז הגבוה של polyphosphoinositides במיאלין ואת חילוף החומרים המהיר שלהם. ישנן עדויות על נוכחות של mylyin של קולטנים cholinergic muscarinic, G- חלבונים, phospholipases C ו- E, חלבון קינאז C.

MySin PNS גילה Na / K-ATPase, אשר נושא את התחבורה של קטיונים monovalent, כמו גם 6'-nucleotidase. הנוכחות של אנזימים אלה עולה כי myelin יכול להשתתף באופן פעיל בתחבורה axonal.