Промежуточные филаменты (или скелетные фибриллы).

Это нитчатые структуры белковой природы диаметром 8-10 нм. Они тоньше микротрубочек, но толще микрофиламентов.

Белки промежуточных фибрилл относятся к 4 группам:

Кислые, нейтральные и основные полипептиды с молеклярной массой 40-70 кД (килоДальтон). К ним относятся кератины, часто встречающиеся в составе эпителиальных клеток и их производных – волосах, ногтях и др.
Виментин – входит в состав клеток меземхимного происхождения;

Десмин – входит в состав мышечных клеток;

Глиальный фибриллярный кислый белок – входит в состав астроглии и Шванновских клеток олигодендроглии в нервной ткани.

Белки нейрофиламентов (60, 100, 130 кД) – входят в состав нейронов;
Ядерные ламины А, В, и С (65 – 75 кД) – входят в состав ядерной ламины во всех эукариотических клетках.

Микрофиламенты – это белковые нити диаметром 7 нм, встечающиеся в различных участках практически всех клеток эукариот. Микрофиламенты в достаточно большом количестве встречаются в кортикальном слое цитоплазмы (субмембранная часть поверхностного аппарата), в псевдоподиях подвижных клеток, где они образуют густую сеть пересекающихся в разных направлениях нитей.

Большинство из них образовано молекулами актинов, которых выявлено около 10 разновидностей. Микрофиламенты могут состоять из пучков молекул актина, образуя собственно опорные структуры цитоскелета.

Вообще актин существует в клетках в двух состояниях – мономолекулярном (глобулярный актин) и полимеризированном – (фибриллярный актин). Кроме непосредственно актина в построении микрофиламентов могут принимать участие и другие пептиды: тропонины и тропомиозин.

Большой прогресс в изучении микрофиламентов был достигнут при применении иммуноморфологических методов.

Суть этих методов заключается в возможности получения специфических антител против очищенных белков. Далее с такими белками специфические антитела образуют достаточно стабильные нерастворимые комплексы. Если такие антитела связать с флуоресцирующими красителями (например, флуоресциининозотиционатом), а затем ввести этот комплекс в клетки, то комплекс белок-антитело-флуоресцин можно увидеть в луминесцентный микроскоп.

Именно таким способом и удалось показать, что микрофиламенты содержат актин и другие белки.

Очень удобной моделью для изучения микрофиламентов оказалась культура клеток фибробластов, которые способны активно двигаться по субстрату. Снятые со стекла фибробласты во взвеси имеют шаровидную форму. Прикрепляясь к субстрату, они начинают уплощаться, распластываться по поверхности, и вскоре начинают двигаться. В процессе прикрепления различают несколько стадий: начальное прикрепление, радиальное распластывание и поляризация. В последней стадии клетки начинают проявлять двигательную активность. Они выбрасывают вокруг себя псевдоподии, а позже тонкие пластинчатые выросты – ламеллоподии. Вскоре вся периферия клетки окружается кольцом ламеллоплазмы, она волнообразно движется.

Стадии прикрепления и распластывания фибробластов на субстрате: А – вид сбоку, Б – вид сверху.

1 – свободная клетка; 2, 3 – стадия радиального распластывания; 4 – стадия поляризации.

Впервые движение фибробластов описал Льюис: оборчатые псевдоподии медленно движутся, подобно оборкам платья на ветру. По краю ламеллоплазмы выбрасываются короткие ламеллодоподии длиной около 1-10 мкм, которые прилипают к стеклу и при их помощи клетка подтягивается к месту прикрепления.

При изучении движущихся фибробластов было обнаружено, что актин выявляется в нескольких структурах клетки: в кортексе активного края, там, где происходит образование ламеллоподий, и в пучках, которые проходят в цитоплазме, располагаясь вдоль направления движения клетки.

Расположение актиновых микрофиламентов в движущемся (а) и покоящемся фибробласте (б).

С помощью метода иммунофлуоресценции были в клетках локализованы и другие белки, участвующие в сокращении: миозин, альфа-актинин, тропомиозин.

Альфа-актинин находится в тех местах, где пучки микрофиламентов подходят к плазматической мембране, в зоне контактов с субстратом, он встречается также и в составе пучков, придавая им исчерченный вид. В фибробластах и многих других клетках обнаружен миозин, но этот миозин отличается от миозина мышечных клеток.

В составе пучков обнаружен также и тропомиозин.

Расположение фибриллярных структур в поляризованных фибробластах: а – актин; 2б – тропомиозин; в – альфа-актин; г – миозин; д – промежуточные филаменты; е – микротрубочки.

Филаменты актина могут образовывать комплексы с молекулами миозина. Это взаимодействие происходит с участием тропонина С, который работает при определенной концентрации ионов Са⁺².

Актомиозиновые комплексы участвуют в осуществлении сократительных процессов в гиалоплазме и в особом слое сократимых молекул субмембранного аппарата. Сократимые молекулы субмембранного аппарата обеспечивают процессы образования втягивающихся выростов плазматической мембраны (например, ковшевидных псевдоподий, характерных для процессов пино- и фагоцитоза), а также при осуществлении процессов секреции и при закреплении клеток на субстрате, в процессе цитотомии (разделения цитоплазмы между дочерними клетками в последней стадии митоза).

Схема актинового микрофиламента

1 – глобулы актина; 2 – тропомиозин; 3- тропонины;

(по Альбертсу и соавтор., с изменениями).

Функциональное значение системы микрофиламентов – обеспечение клеточных форм движения. Даже в щеточной каемке всасывающего эпителия обнаружены значительные и упорядоченные скопления актиновых микрофиламентов. При добавлении в среду с такими клетками АТФ, обнаружено, что микроворсинки укорачиваются, за счет сокращения подобного мышечному.

Расположение актиновых и миозиновых микрофиламентов в микроворсинках щеточной каемки: а – актин; б – миозин; ПМ – плазматическая мембрана.