Architektura komórek nerwowych
Filamenty pośrednie (IF) stanowią jeden z komponentów cytoszkieletu. W sposób mechaniczny wspierają one komórkę i jej błonę. Ekspresja określonych białek IF różni się w zależności od typów komórek, a także w czasie rozwoju i różnicowania. Białka te zawierają duże wewnętrznie zaburzone regiony i w swojej aktywności nie są zależne od ich trójwymiarowej struktury. Zapewnia im to elastyczność i plastyczność strukturalną. Aby kontynuować prace nad tymi dynamicznymi i elastycznymi materiałami biologicznymi, zespół finansowanego przez UE projektu IF INTERACTIONS (Self-assembly, structures and interactions of cell specific cytoskeleton) wykorzysta metody eksperymentalne i obliczeniowe w badaniu częściowo nieuporządkowanych IF w układzie nerwowym, znanych jako neurofilamenty. Konsorcjum opracowało pięć różnych podjednostek białek, a następnie naukowcy zbadali ich struktury i interakcje podczas tworzenia filamentów i sieci filamentów. Uczestnicy projektu stosowali różne techniki obrazowania w wysokiej rozdzielczości oraz metody rozpraszania promieniowania rentgenowskiego pod małym kątem w celu zbadania roli, jaką różne komórkowe IF odgrywają w zapewnianiu wsparcia mechanicznego komórkom nerwowym. Odkryli, że właściwości sieci włókien są efektem synergistycznej interakcji pomiędzy długimi i krótkimi białkami, przy czym te drugie odgrywają kluczową rolę w tworzeniu odstępów między filamentami komórek nerwowych. Wyniki badania wyjaśniają różnice w ekspresji IF komórek nerwowych podczas rozwoju embrionalnego. Przykładowo wyniki pokazały, że odstęp między filamentami zmniejsza się z 80 nm w rozszerzonej sieci, gdy podjednostka białka α-Inx jest eksprymowana we wczesnym okresie rozwoju, do 40 nm po urodzeniu. Sieć wytwarzana z kompozytowego filamentu NF-L i NF-M jest skondensowana, a poziom ekspresji tych dwóch białek wzrasta po urodzeniu. Badacze opracowali model w celu wyjaśnienia rozszerzonej sieci. W opracowanym modelu mostka jonowego ogony C-końcowe są postrzegane jako elastyczne szczotki o różnych właściwościach i wysokim stopniu interakcji. Ten model fizyczny wyjaśnia, w jaki sposób krótkie szczotki mogą umożliwiać tworzenie sieci z większymi odstępami pomiędzy filamentami. Wyniki projektu IF INTERACTIONS podkreślają znaczenie IF w utrzymaniu struktury komórkowej. Zważywszy, że mogą mieć silny wpływ na funkcje komórki i tkanki, warto zbadać ich udział w różnych chorobach. W szczególności przyszłe badania nad podjednostką białka α-Inx i jej rzeczywistą rolą powinny zasadniczo przyczynić się do poznania złożonej architektury komórek nerwowych podczas rozwoju.
