Введение

Белок промежуточного филамента типа III – виментин – это структурный белок, кодируемый геном VIM у человека. Его название происходит от латинского слова vimentum, означающего пучок гибких прутьев. Виментин является белком промежуточного филамента (IF) типа III, экспрессируемым в мезенхимальных клетках. Белки IF обнаружены во всех клетках животных, а также у бактерий. Промежуточные филаменты, вместе с микротрубочками на основе тубулина и микрофиламентами на основе актина, формируют цитоскелет. Все белки IF экспрессируются строго в соответствии с этапами развития; виментин является основным компонентом цитоскелета мезенхимальных клеток. Благодаря этому виментин часто используется в качестве маркера клеток мезенхимального происхождения или клеток, подвергающихся эпителиально-мезенхимальному переходу (ЭМТ) как в процессе нормального развития, так и при метастатическом прогрессировании.

Структура

Сборка волокнистого филамента виментина, формирующего цитоскелет, происходит последовательно. Мономер виментина содержит центральный α-спиральный домен, ограниченный на каждом конце не-спиральными амино- (головным) и карбоксильными (хвостовым) доменами. Два мономера, вероятно, ко-трансляционно экспрессируются таким образом, что способствует их взаимодействию, формируя скрученный димер – основную субъединицу сборки виментина. Пара скрученных димеров соединяется антипараллельно, образуя тетрамер. Восемь тетрамеров объединяются, формируя так называемый филамент единичной длины (ULF), ULF затем соединяются друг с другом и удлиняются, после чего происходит компактизация, приводящая к образованию волокнистых белков. α-спиральные последовательности содержат паттерн гидрофобных аминокислот, способствующих формированию "гидрофобного барьера" на поверхности спирали. Динамическая природа виментина важна для обеспечения гибкости клетки. Ученые обнаружили, что виментин обеспечивает клеткам устойчивость, отсутствующую в сетях микротрубочек или актиновых филаментов при механическом напряжении in vivo. Таким образом, в целом, принято считать, что виментин является компонентом цитоскелета, отвечающим за поддержание целостности клетки. (Было обнаружено, что клетки без виментина чрезвычайно хрупки при микропункции). Трансгенные мыши, у которых отсутствует виментин, выглядели нормально и не проявляли функциональных различий. Возможно, сеть микротрубочек компенсировала отсутствие промежуточной сети. Этот результат подтверждает тесное взаимодействие между микротрубочками и виментином. Более того, при добавлении деполимеризаторов микротрубочек происходила реорганизация виментина, что вновь указывает на связь между этими двумя системами. По сути, виментин отвечает за поддержание формы клетки, целостности цитоплазмы и стабилизацию взаимодействий цитоскелета. Показано, что виментин удаляет токсичные белки в JUNQ и IPOD включениях при асимметричном делении клеточных линий млекопитающих. Также виментин контролирует транспорт холестерина, полученного из липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), из лизосомы в место этерификации. При блокировании транспорта холестерина, полученного из ЛПНП, внутри клетки, клетки накапливали значительно меньший процент липопротеина, чем нормальные клетки, содержащие виментин. Эта зависимость представляется первым выявленным биохимическим механизмом в любой клетке, зависящим от сети промежуточных филаментов. Этот тип зависимости имеет значение для клеток надпочечников, которые зависят от холестериловых эфиров, полученных из ЛПНП. Помимо обычной внутриклеточной локализации, виментин может быть обнаружен и внеклеточно. Виментин может экспрессироваться как поверхностный белок клетки и предположительно участвует в иммунных реакциях. Он также может высвобождаться в фосфорилированном виде во внеклеточное пространство активированными макрофагами, а также астроцитами.

Клиническое значение

Он использовался в качестве маркера опухоли саркомы для идентификации мезенхимы. Его специфичность как биомаркера была поставлена под сомнение Джерадом Гарднером. Виментин присутствует при плоскоклеточной шпиндельно-клеточной карциноме. Метилирование гена виментина установлено в качестве биомаркера колоректального рака и используется при разработке фекальных тестов для его диагностики. Статистически значимые уровни метилирования гена виментина также наблюдаются при определенных патологиях верхних отделов желудочно-кишечного тракта, таких как пищевод Барретта, аденокарцинома пищевода и рак желудка кишечного типа. Высокий уровень метилирования ДНК в промоторной области также связан со значительным снижением выживаемости при гормонозависимом раке молочной железы. Снижение экспрессии виментина выявлено при кистозной форме папиллярной карциномы щитовидной железы с использованием протеомного подхода. См. также антитела к цитруллинированным белкам для их применения в диагностике ревматоидного артрита. Виментин был обнаружен Надером Рахими и его коллегами как фактор прикрепления SARS-CoV-2.