Виментин: Мезохималық клеткалардың құрылымдық белгісі және цитоскелеттегі ролі

Кіріспе

III типті аралық жіпше белгісі

Виментин – адамда VIM генімен кодталған құрылымдық белок. Оның атауы латын тіліндегі "vimentum" сөзінен шыққан, ол иілгіш таяқшалар жиынтығын білдіреді. Виментин – мезенхималық жасушаларда экспрессияланатын III типті аралық жіпше (АЖ) белгісі. АЖ белгілері барлық жануарлар жасушаларында және бактерияларда кездеседі. Аралық жіпшелер, тубулинге негіделген микротубулалар және актинге негіделген микрожіпшелер цитоскелетті құрайды. Барлық АЖ белгілері даму кезінде жоғары реттелген тәртіпте экспрессияланады; виментин мезенхималық жасушалардың негізгі цитоскелеттік құрауышы болып табылады. Осы себепті виментин көбінесе мезенхималық текті жасушаларды немесе эпителийден мезенхималық өтуге (EMT) ұшыраған жасушаларды, қалыпты даму кезінде де, метастаздық прогрессия кезінде де анықтау үшін маркер ретінде қолданылады.

Құрылымы

Цитоскелетті құрайтын талшықты виментинді сүт тізбегінің құралуы біртіндеп жүреді. Виментин мономерынің орталық α спиральді домені бар, оның әр шетінде спиральді емес амино (басы) және карбоксил (құйрығы) домендері орналасқан. Екі мономердің котрансляциялық түрде өзара әрекеттесуін жеңілдететін, виментин құрамының негізгі кіші бірлігі болып табылатын қаптамалы димерді құрайтын мүмкіндігі бар. Бір жұп орамды димерлер тетрамерді құру үшін антипараллель түрде қосылады. Сегіз тетрамер бірігіп, ұзындығы бірлік була (ULF) деп аталады, содан кейін ULF бір-біріне жабысады және ұзарады, содан кейін талшықты ақуыздарды қалыптастыру үшін тығыздалады. α спиральді тізбектерінде спиральдің бетінде "гидрофобтық мөр" құруға ықпал ететін гидрофобтық аминқышқылдарының белгілі бір үлгісі бар. Виментиннің динамикалық табиғаты жасушаға икемділік беруде маңызды. Ғалымдар виментиннің жасушаларға механикалық қысымға ұшыраған кезде микротүтіктер мен актин сүзі желілерінде жоқ беріктік беретінін анықтады. Сондықтан, жалпы алғанда, виментин клетканың бүтіндігін сақтауға жауапты цитоскелет компоненті болып табылады деп қабылданады. (Виментинсіз жасушалар микропунктурамен зақымдалған кезде өте нәзік екендігі анықталды). Виментин жетіспейтін трансгенді тышқандар қалыпты болып көрінді және функционалдық айырмашылықтар көрсетілмеді. Микротүтікшелік желі аралық желілердің жоқтығын толықтырған болуы мүмкін. Бұл нәтиже микротубульдер мен виментиннің өзара тығыз байланысын растайды. Сонымен қатар, микротубулярлық деполимерлеушілер болған кезде виментиннің қайта ұйымдастырылуы байқалды, бұл екі жүйе арасындағы байланысты көрсетеді. Негізінде, виментин жасушаның пішінін, цитоплазманың бүтіндігін және цитоскелет өзара әрекеттесуін тұрақтандыру үшін жауапты. Виментиннің сүтқоректілердің жасушалық желілерінің асимметриялық бөлінуінде JUNQ және IPOD инклюзиялық денелеріндегі уытты ақуыздарды жоятыны дәлелденді. Сонымен қатар, виментин лизосомадан этерификация орнына төмен тығыздықты липопротеиннің, LDL, алынған холестериннің тасымалын бақылайтыны анықталды. ЛДЛ-дан алынған холестериннің клетка ішіндегі тасымалын бұғаттау арқылы клеткалар липопротеиннің пайыздық мөлшерін виментинді қолданумен салыстырғанда әлдеқайда аз сақтайтыны анықталды. Бұл тәуелділік клеткалық аралық сүт желісіне тәуелді кез келген клеткадағы биохимиялық функцияның алғашқы процесі болып көрінеді. Бұл тәуелділіктің түрі LDL-дан алынған холестерил эфирлеріне сүйенетін бүйрек үсті жасушаларына әсер етеді. Виментин клеткааралық локализациядан басқа клеткадан тыс орналасуы мүмкін. Виментин клетка бетіндегі белок ретінде экспрессиялануы мүмкін және иммундық реакцияларда рөл атқарады. Сондай-ақ, фосфорильденген түрінде белсендірілген макрофагтар арқылы клеткадан тыс кеңістікке шығарылуы мүмкін, сондай-ақ астроциттер виментинді шығарады.

The assembly of the fibrous vimentin filament that forms the cytoskeleton follows a gradual sequence. The vimentin monomer has a central α helical domain, capped on each end by non helical amino (head) and carboxyl (tail) domains. Two monomers are likely co translationally expressed in a way that facilitates their interaction forming a coiled coil dimer, which is the basic subunit of vimentin assembly. A pair of coiled coil dimers connect in an antiparallel fashion to form a tetramer. Eight tetramers join to form what is known as the unit length filament (ULF), ULFs then stick to each other and elongate followed by compaction to form the fibrous proteins. The α helical sequences contain a pattern of hydrophobic amino acids that contribute to forming a "hydrophobic seal" on the surface of the helix. The dynamic nature of vimentin is important when offering flexibility to the cell. Scientists found that vimentin provided cells with a resilience absent from the microtubule or actin filament networks, when under mechanical stress in vivo. Therefore, in general, it is accepted that vimentin is the cytoskeletal component responsible for maintaining cell integrity. (It was found that cells without vimentin are extremely delicate when disturbed with a micropuncture). Transgenic mice that lack vimentin appeared normal and did not show functional differences. It is possible that the microtubule network may have compensated for the absence of the intermediate network. This result supports an intimate interaction between microtubules and vimentin. Moreover, when microtubule depolymerizers were present, vimentin reorganization occurred, once again implying a relationship between the two systems. In essence, vimentin is responsible for maintaining cell shape, integrity of the cytoplasm, and stabilizing cytoskeletal interactions. Vimentin has been shown to eliminate toxic proteins in JUNQ and IPOD inclusion bodies in asymmetric division of mammalian cell lines. Also, vimentin is found to control the transport of low density lipoprotein, LDL, derived cholesterol from a lysosome to the site of esterification. With the blocking of transport of LDL derived cholesterol inside the cell, cells were found to store a much lower percentage of the lipoprotein than normal cells with vimentin. This dependence seems to be the first process of a biochemical function in any cell that depends on a cellular intermediate filament network. This type of dependence has ramifications on the adrenal cells, which rely on cholesteryl esters derived from LDL. In addition to its conventional intracellular localisation, vimentin can be found extracellularly. Vimentin can be expressed as a cell surface protein and have suggested roles in immune reactions. It can also be released in phosphorylated forms to the extracellular space by activated macrophages, astrocytes are also known to release vimentin.

Клиникалық маңызы

Ол мезенхимді анықтау үшін саркома ісігінің маркері ретінде қолданылды. Оның биомаркер ретіндегі ерекшелігін Джерад Гарднер күмәндандырған. Виментин тікенекті жасушалы қақ рақатында кездеседі. Виментин генінің метилирленуі ішектің қатерлі ісігінің биомаркері ретінде белгілі және бұл ішектің қатерлі ісігін анықтауға арналған фекальдық тесттерді әзірлеуде пайдаланылуда. Виментин генінің метилирленуінің статистикалық маңызды деңгейлері Барретттің асқазан-ішек, асқазан-ішек аденокарциномасы және ішек түріндегі асқазан қатерлі ісіктері сияқты жоғарғы асқазан-ішек патологияларында да байқалды. Промотор аймағындағы ДНК метилирленуінің жоғары деңгейі гормонға сезімтал емшек қатерлі ісіктерінде айтарлықтай қысқарған өмір сүрумен байланысты. Папиллярлық қалқанша безінің кистоздық түрінің карциномында протеомикалық тәсілмен виментин деңгейінің төмендеуі анықталды. Ревматоидты артритті диагностикалаудағы қолданысы үшін Антицитруллинді ақуыз антиденелеріне де қараңыз. Виментинді SARS CoV 2 вирусына байланысу факторы ретінде Надер Рахими және әріптестері анықтады.