Myelin

Myelin är en unik formation, vars organisation gör det möjligt för dig att genomföra en elektrisk impuls längs nervfibern med minimal energiutgift. Myelinskede är en högorganiserad flerskiktsstruktur bestående av höggradigt sträckta och modifierade plasmatiska membran av Schwanns (i PNS) och oligodendroglial (i centrala nervsystemet) celler.

Vattenhalten i myelin är ca 40%. En särskiljande egenskap hos myelin jämfört med andra celler är att den innehåller i genomsnitt 70% lipider och 30% protein (baserat på torrvikt). De flesta biologiska membran har ett högre förhållande av proteiner till lipider.

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

Lipitor mielina elnätet

Alla lipider som finns i råtthjärna, och är närvarande i myelin, t. E. Ingen lipid lokaliserad uteslutande i nemielinovyh strukturer (utom den specifika mitokondriella lipid difosfatidilglitserola). Det omtalade är också sant: det finns inga sådana myelinlipider som inte skulle ha hittats i andra subcellulära fraktioner i hjärnan.

Cerebroside är den vanligaste delen av myelin. Med undantag för den tidigaste utvecklingen av kroppen är koncentrationen av cerebrosidan i hjärnan direkt proportionell mot mängden myelin i den. Endast 1/5 av det totala galaktolipidinnehållet i myelin uppträder i sulfaterad form. Cerebrosider och sulfatider spelar en viktig roll för myelinens stabilitet.

Myelin kännetecknas också av en hög nivå av dess huvudsakliga lipider - kolesterol, vanliga galaktolipider och etanolamin-innehållande plasmalogen. Det visade sig att upp till 70% av hjärnans kolesterol är i myelin. Eftersom nästan hälften av hjärnans vita ämne kan bestå av myelin, är det uppenbart att hjärnan innehåller den största mängden kolesterol jämfört med andra organ. Hög koncentration av kolesterol i hjärnan, särskilt i myelin, bestäms av neuronvävnadens huvudsakliga funktion - för att generera och utföra nervimpulser. Det höga innehållet av kolesterol i myelin och den egna egenskapen hos dess struktur leder till en minskning av jonläckage genom neuronmembranet (på grund av dess höga resistens).

Fosfatidylkolin är också en väsentlig del av myelin, även om sfingomyelin innehåller en relativt liten mängd.

Lipidsammansättningen av både gråämnen och vitämnen i hjärnan skiljer sig klart från myelinens. Sammansättningen av myelin i hjärnan hos alla studerade däggdjursarter är nästan densamma. Det finns bara mindre skillnader (till exempel rått myelin har mindre sfingomyelin än myelin tjur eller människa). Det finns några variationer, beroende på platsen för myelin, till exempel myelin isolerad från ryggmärgen, har ett högre värde av lipid till proteinförhållandet än myelin från hjärnan.

Myelin innehåller också polyfosfatidylinositoler, varav trifosfosinitid är 4 till 6% av den totala myelinfosforen och difosfonositid är från 1 till 1,5%. Mindre komponenter av myelin inkluderar åtminstone tre estrar av cerebrosidan och två lipider baserade på glycerol; Myelin innehåller också några långkedjiga alkaner. Myelin av däggdjur innehåller från 0,1 till 0,3% gangliosider. Myelin innehåller mer monosialogangliosid i M1 jämfört med vad som finns i hjärnans membran. Myelin hos många organismer, inklusive människor, innehåller en unik gangliosid av sialozilgalactosylceramid OM4.

Lipitor mielina NSP

Myelinlipider i perifera och centrala nervsystemet är kvalitativt lika, men det finns kvantitativa skillnader mellan dem. Myelin PNS innehåller mindre cerebrosider och sulfatider och signifikant mer sfingomyelin än myelin CNS. Det är intressant att notera närvaron av gangliosid OMP som är karakteristisk för myelin PTS hos vissa organismer. Skillnader i sammansättningen av myelinlipider i det centrala och perifera nervsystemet är inte lika signifikanta som deras skillnader i proteinkompositionen.

Myelinproteiner i centrala nervsystemet

Proteinkompositionen av myelin i centrala nervsystemet är enklare än för andra hjärnmembran, och representeras huvudsakligen av proteolipider och basiska proteiner, vilket utgör 60-80% av det totala. Glykoproteiner är närvarande i mycket mindre kvantiteter. Myelin centrala nervsystemet innehåller unika proteiner.

För human CNS-myelin kvantitativa egenskaper övervikt av två proteiner: det positivt laddade katjoniska myelinprotein (myelinbasprotein, MBP) och myelin proteolipid (myelin proteolipidprotein, PLP). Dessa proteiner är de viktigaste beståndsdelarna i myelin i centrala nervsystemet hos alla däggdjur.

Myelinproteolipid-PLP (proteolipidprotein), även känt som Folca-proteinet, har förmågan att lösa upp i organiska lösningsmedel. Molekylvikten för PLP är ungefär 30 kD (Da-Dalton). Dess aminosyrasekvens är extremt konservativ, molekylen bildar flera domäner. PLP-molekylen innefattar tre fettsyror, vanligtvis palmitinsyra, oleinsyra och stearinsyra, kopplade till aminosyraradikaler med eterbindning.

Myelin CNS innehåller något mindre mängd annat proteolipid - DM-20, uppkallat efter dess molekylvikt (20 kDa). Både DNA-analys och klargörande av den primära strukturen visade att DM-20 bildas genom klyvning av 35 aminosyrarester från PLP-proteinet. Under utvecklingen framträder DM-20 tidigare än PLP (i vissa fall även före myelinernas utseende); föreslår att förutom den strukturella rollen i bildandet av myelin kan den delta i differentieringen av oligodendrocyter.

I motsats till den uppfattningen att PLP är nödvändigt för bildandet av kompakt multilamellär myelin, uppstår processen med myelinbildning i möss som slås ut av PLP / DM-20 med endast mindre avvikelser. Men hos sådana möss minskar livslängden och den totala rörligheten försämras. I motsats härtill har naturligt förekommande mutationer i PLP, inklusive dess ökade uttryck (normalt PLP-överuttryck), allvarliga funktionella konsekvenser. Det bör noteras att signifikanta mängder av proteiner PLP och DM-20 presenteras i CNS, är budbärar-RNA för PLP i PNS, och det finns en liten mängd protein syntetiseras, men ingår inte i myelin.

Katjoniskt myelinprotein (MBP) har uppmärksammats av forskare tack vare dess antigena karaktär - vid administrering till djur orsakar en autoimmun respons, en så kallad experimentell allergisk encefalomyelit, som är en modell av allvarlig neurodegenerativ sjukdom - multipel skleros.

Aminosyrasekvensen för MBP i många organismer är starkt konserverad. MBP är belägen på den cytoplasmatiska sidan av myelinmembran. Den har en molekylvikt av 18,5 kD och saknar tecken på en tertiär struktur. Detta grundprotein avslöjar mikroheterogenitet under elektrofores under alkaliska förhållanden. De flesta av de studerade däggdjuren innehöll olika mängder av MBP-isoformer som har en signifikant gemensam del av aminosyrasekvensen. Molekylvikten hos ICBM från möss och råttor är 14 kDa. En MBR med låg molekylvikt har samma aminosyrasekvenser vid de N- och C-terminala delarna av molekylen som resten av ICBM men karakteriseras av en reduktion av ca 40 aminosyrarester. Förhållandet mellan dessa basproteiner varierar under utveckling: mogna råttor och möss har fler ICBM med en molekylvikt av 14 kDa än MBD med en molekylvikt av 18 kDa. Två andra isoformer av ICBM, som också finns i många organismer, har en molekylvikt av 21,5 respektive 17 kDa. De bildas genom bindning till huvudstrukturen hos en polypeptidsekvens av ca 3 kDa.

Elektroforetisk separation av myelinproteiner avslöjar proteiner med högre molekylvikt. Deras antal beror på vilken organism som helst. Till exempel kan en mus och en råtta innehålla sådana proteiner upp till 30% av totalen. Innehållet i dessa proteiner varierar också beroende på djurets ålder: ju yngre det är desto mindre i min hjärnans hjärna, men ju fler proteiner i den har högre molekylvikt.

Enzymet 2 '3'-cykliskt nukleotid Z'-fosfodiesteras (CNP) står för flera procent av den totala myelinproteinhalten i CNS-celler. Detta är mycket mer än i andra typer av celler. CNP-protein är inte huvudkomponenten av kompakt myelin, den är koncentrerad endast i vissa delar av myelinskeden associerad med oligopendrocytens cytoplasma. Proteinet är lokaliserat i cytoplasman, men en del av den är associerad med membrancytoskeletten - F-aktin och tubulin. Den biologiska funktionen av CNP kan vara att reglera cytoskelets struktur för att påskynda tillväxtprocesser och differentiering i oligodendrocyter.

Mielinassotsiirovanny glykoprotein (MAG) - kvantitativt mindre komponent av renat myelin har en molekylvikt av 100 kD, som finns i CNS i en liten mängd (mindre än 1% av totalt protein). MAG har en enda transmembrandomän som separerar den högglykosylerade extracellulära delen av molekylen som består av fem immunoglobulinliknande domäner från den intracellulära domänen. Dess totala struktur liknar det neuronala vidhäftningsproteinet (NCAM).

MAG är närvarande i den kompakta, multilamellära myelin, men det är i membran periaksonalnyh oligodendrocyter bildar myelinskikten. Minns att periaksonalnaya oligodendrocyt membran - ligger närmast plasmamembranet hos axonet, men icke desto mindre dessa två membran inte smälter, men är separerade av extracellulära gap. Ett sådant särdrag lokalisering av MAG, och att detta protein avser immunglobulinsuperfamiljen, bekräftar hans deltagande i processerna för vidhäftning och överföring (signalering) och mellan axolemma mielinobrazuyuschimi oligodendrocyter under myelinering. Dessutom är MAG en av komponenterna i den vita substansen av CNS, som hämmar tillväxten av neuriter i vävnadsodling.

Av de andra glykoproteinerna av vit substans och myelin bör ett mindre myelinolygodendrocytiskt glykoprotein (Myelin-oligodendrocytiskt glykoprotein, MOG) noteras. MOG är ett transmembranprotein innehållande en enda immunoglobulinliknande domän. Till skillnad från MAG, som ligger i myelinens inre skikt, lokaliseras MOG i dess ytskikt, så det kan delta i överföringen av extracellulär information till oligodendrocyten.

Små mängder av karakteristiska membranproteiner kan identifieras genom polyakrylamidgelelektrofores (PAGE) (t ex tubulin). Högupplösningselektrofores demonstrerar närvaron av andra mindre band av protein; de kan associeras med närvaron av ett antal myelinsked enzymer.

Proteiner av myelin-PNS

Myelin PNS innehåller några unika proteiner, liksom vissa proteiner som är gemensamma med proteiner av myelin CNS.

Р0 - huvudproteinet myelin PNS, har en molekylvikt på 30 kDa, är mer än hälften av proteinerna myelin PNS. Det är intressant att notera att även om det skiljer sig från PLP i aminosyrasekvensen är vägarna för posttranslationell modifikation och struktur ändå båda proteinerna lika viktiga för bildandet av myelinstrukturen i CNS och PNS.

Innehållet av MBP i myelin av PNS är 5-18% av den totala mängden protein, i motsats till CNS, där fraktionen når en tredjedel av det totala proteinet. Samma fyra former av MBP-protein med molekylvikter av 21, 18,5, 17 respektive 14 kDa, som finns i myelin i centrala nervsystemet finns också i PNS. I vuxna gnagare MBP med en molekylvikt av 14 kDa (enligt klassificeringen av perifera myelinproteiner benämndes "Pr") är den mest signifikanta komponenten av alla katjoniska proteiner. I myelin i PNS finns också MBP med en molekylvikt av 18 kDa (i detta fall kallas det protein P1). Det bör noteras att vikten av proteinfamiljen av MBP inte är så stor för myelinstrukturen av PNS, som för CNS.

Glikoproteinı mielina NSP

Den kompakta myelin-PNS innehåller ett glykoprotein med en molekylvikt av 22 kDa, kallad det perifera myelinproteinet 22 (PMP-22), vars andel är mindre än 5% av det totala proteininnehållet. PMP-22 har fyra transmembrana domäner och en glykosylerad domän. Detta protein spelar ingen betydande strukturell roll. Emellertid är anomalierna hos pmr-22-genen ansvariga för vissa ärftliga humana neuropatologier.

För flera decennier sedan trodde man att myelin skapar ett inert membran som inte utför några biokemiska funktioner. Senare i myelin upptäcktes ett stort antal enzymer involverade i syntesen och metabolismen av myelinkomponenter. Flera enzymer som är närvarande i myelin, som är involverade i fosfoinositid metabolism: fosfatidilinozitolkinaza, difosfatidilinozitolkinaza motsvarande fosfatas och diglitseridkinazy. Dessa enzymer är av intresse på grund av den höga koncentrationen av polyfosfinositider i myelin och deras snabba metabolism. Det finns bevis på närvaron i myelin av muskariniska kolinerga receptorer, G-proteiner, fosfolipaser C och E, proteinkinas C.

Myelin PNS avslöjade Na / K-ATPas, som bär transporten av monovalenta katjoner, såväl som 6'-nukleotidas. Förekomsten av dessa enzymer antyder att myelin aktivt kan delta i axonal transport.