Цитокератин

Кератиновый белок

Промежуточные филаменты кератина в эпителиальных клетках (красное пятно).

Цитокератины — это кератиновые белки, обнаруженные в интрацитоплазматическом цитоскелете эпителиальной ткани . Они являются важным компонентом промежуточных филаментов , которые помогают клеткам противостоять механическому стрессу. ^[1] Экспрессия этих цитокератинов в эпителиальных клетках в значительной степени специфична для определенных органов или тканей. Таким образом, они используются в клинике для определения клеток происхождения различных опухолей человека.

Нейминг

Термин цитокератин начал использоваться в конце 1970-х годов, когда впервые были идентифицированы и охарактеризованы белковые субъединицы промежуточных филаментов кератина внутри клеток . ^[2] В 2006 году была создана новая систематическая номенклатура для кератинов млекопитающих, и белки, ранее называвшиеся цитокератинами, теперь называются просто кератинами (категория эпителиальных клеток человека). Например, цитокератин-4 (CK-4) был переименован в кератин-4 (K4). ^[3] Однако в клинической практике их по-прежнему обычно называют цитокератинами.

Типы

Существует две категории цитокератинов: кислые цитокератины типа I и основные или нейтральные цитокератины типа II . Внутри каждой категории цитокератины пронумерованы в порядке уменьшения размера, от высокомолекулярного (HMWCK) до низкомолекулярного (LMWCK). Цитокератины обычно находятся в гетеродимерных парах кислых и основных субъединиц схожего размера. ^[4]

	Базовый CK (Тип B / Класс II)	Кислотный CK (Тип A / Класс I)
HMWCK " плоскоклеточные кератины "	СК-1 СК-2 СК-3 СК-4 СК-5 СК-6	СК-9 СК-10 СК-11 СК-12 СК-13 СК-14 СК-15 СК-16 СК-17
LMWCK " простые кератины "	СК-7 СК-8	СК-18 СК-19 СК-20

Экспрессия этих цитокератинов в значительной степени специфична для органа или ткани. Подмножества цитокератинов, которые экспрессирует эпителиальная клетка, зависят в основном от типа эпителия, момента в ходе терминальной дифференциации и стадии развития. Таким образом, специфический профиль экспрессии цитокератина позволяет идентифицировать эпителиальные клетки. Кроме того, это относится также к злокачественным аналогам эпителия ( карциномам ), поскольку профиль цитокератина, как правило, сохраняется. Таким образом, изучение экспрессии цитокератина методами иммуногистохимии является инструментом огромной ценности, широко используемым для диагностики и характеристики опухолей в хирургической патологии . ^[5]

Цитокератин	Сайты
Цитокератин 4	Неороговевший плоский эпителий, включая роговицу и переходный эпителий ^[6]
Цитокератин 7	Подгруппа железистых эпителиев и их опухолей ^[6] Переходный эпителий и переходная карцинома ^[6]
Цитокератин 8	Железистый эпителий пищеварительного, дыхательного и мочеполового трактов, как эндокринные, так и экзокринные клетки, а также мезотелиальные клетки Аденокарциномы, происходящие из вышеуказанных ^[6]
Цитокератин 10	Ороговевающий многослойный эпителий Дифференцированные области высокодифференцированных плоскоклеточных карцином ^[6]
Цитокератин 13	Неороговевший плоский эпителий, за исключением роговицы ^[6]
Цитокератин 14	Базальный слой многослойного и комбинированного эпителия ^[6]
Цитокератин 18	Железистый эпителий пищеварительного, дыхательного и мочеполового трактов, как эндокринные, так и экзокринные клетки, а также мезотелиальные клетки Аденокарциномы, происходящие из вышеуказанных ^[6]
Цитокератин 19	Эпителий железистого типа ^[6] Карциномы ^[6] Не реагирует с гепатоцитами и гепатоцеллюлярной карциномой ^[6]
Цитокератин 20	Эпителий железистого типа. Перстневидные/круглые прозрачные клетки ^[6] Стромальная опухоль ЖКТ ( Крукенберга ) ^[6]

Молекулярная биология

Цитокератины кодируются семейством, охватывающим 30 генов. Среди них 20 являются эпителиальными генами, а остальные 10 специфичны для трихоцитов.

Все цепи цитокератина состоят из центрального домена, богатого α-спиралями (с 50–90% идентичностью последовательности среди цитокератинов одного типа и около 30% между цитокератинами разного типа) с не-α-спиральными N- и C-концевыми доменами. α-спиральный домен имеет 310–150 аминокислот и состоит из четырех сегментов, в которых повторяется узор из семи остатков. В этом повторяющемся узоре первый и четвертый остатки являются гидрофобными, а заряженные остатки показывают чередующуюся положительную и отрицательную полярность, в результате чего полярные остатки располагаются на одной стороне спирали. Этот центральный домен цепи обеспечивает молекулярное выравнивание в структуре кератина и заставляет цепи образовывать спиральные димеры в растворе.

Конечные доменные последовательности цепей цитокератина типа I и II содержат по обе стороны стержневого домена субдомены V1 и V2, которые имеют переменный размер и последовательность. Тип II также представляет консервативные субдомены H1 и H2, охватывающие 36 и 20 остатков соответственно. Субдомены V1 и V2 содержат остатки, обогащенные глицинами и/или серинами, причем первые придают цепи цитокератина сильный нерастворимый характер и облегчают взаимодействие с другими молекулами. Эти терминальные домены также важны для определения функции цепи цитокератина, характерной для определенного типа эпителиальных клеток.

Два димера цитокератиновой группы образуют тетрамер кератина путем антипараллельного связывания. Этот тетрамер цитокератина считается основным строительным блоком цепи цитокератина. Путем соединения тетрамеров цитокератина «голова к хвосту» образуются протофиламенты, которые, в свою очередь, переплетаются попарно, образуя протофибриллы. Четыре протофибриллы уступают место одному филаменту цитокератина.

Биология клетки

В цитоплазме кератиновые нити связываются латерально друг с другом, образуя пучки радиусом ~50 нм. Радиус этих пучков задается взаимодействием между дальним электростатическим отталкиванием и ближним гидрофобным притяжением. ^[7] Эти кератиновые пучки охватывают сложную сеть, которая простирается от поверхности ядра до клеточной мембраны. Многочисленные вспомогательные белки участвуют в генезисе и поддержании такой структуры.

Эта связь между плазматической мембраной и ядерной поверхностью обеспечивает важные последствия для организации цитоплазмы и механизмов клеточной коммуникации. Помимо относительно статических функций, обеспечиваемых с точки зрения поддержки ядра и обеспечения прочности на разрыв клетки, сети цитокератина подвергаются быстрой деполимеризации, опосредованной фосфатными обменами, с важными последствиями для более динамических клеточных процессов, таких как митоз и постмитотический период, движение и дифференциация клеток .

Цитокератины взаимодействуют с десмосомами и гемидесмосомами, способствуя тем самым межклеточной адгезии и связи базальных клеток с соединительной тканью.

Было обнаружено, что промежуточные филаменты эукариотического цитоскелета , одним из трех компонентов которого являются цитокератины, также связаны с сетью белков комплекса анкирин и спектрин, которая лежит в основе клеточной мембраны. ^{[ необходима цитата ]}

Ссылки

^ Herrmann H, Bär H, Kreplak L, Strelkov SV, Aebi U (июль 2007 г.). «Промежуточные филаменты: от архитектуры клеток до наномеханики». Nat. Rev. Mol. Cell Biol . 8 (7): 562–73. doi :10.1038/nrm2197. PMID 17551517. S2CID 27115011.
^ Franke WW, Schmid E, Osborn M, Weber K (июнь 1979). «Нити среднего размера эндотелиальных клеток человека». Журнал клеточной биологии . 81 (3): 570–80. doi :10.1083/jcb.81.3.570. PMC 2110384. PMID 379021 .
^ Schweizer J, Bowden PE, Coulombe PA и др. (Июль 2006 г.). «Новая консенсусная номенклатура кератинов млекопитающих». Журнал клеточной биологии . 174 (2): 169–74. doi :10.1083/jcb.200603161. PMC 2064177. PMID 16831889 .
^ Рехтман, Наташа; Бишоп, Джастин А. (2011). Краткий справочник для хирургов-патологоанатомов . Гейдельберг: Springer . С. 4–8. ISBN 978-3-642-20085-4.
^ Dabbs, DJ (2010). Диагностическая иммуногистохимия: тераностические и геномные приложения (3-е изд.). Нью-Йорк: Saunders.
^ abcdefghijklm MUbio > МОНОКЛОНАЛЬНЫЕ АНТИТЕЛА К ЦИТОКЕРАТИНАМ ^{[ постоянная мертвая ссылка ]} Получено в октябре 2010 г.
^ Хаймов, Эхуд (июль 2020 г.). «Модель связывания промежуточных филаментов кератина». Biophysical Journal . 119 (1): 65–74. doi : 10.1016/j.bpj.2020.05.024 . PMC 7335914 . PMID 32533940.

Внешние ссылки

Цитокератин в рубриках медицинских предметов Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)

[pmid17551517-1] Herrmann H, Bär H, Kreplak L, Strelkov SV, Aebi U (июль 2007 г.). «Промежуточные филаменты: от архитектуры клеток до наномеханики». Nat. Rev. Mol. Cell Biol . 8 (7): 562–73. doi :10.1038/nrm2197. PMID 17551517. S2CID 27115011.

[pmid379021-2] Franke WW, Schmid E, Osborn M, Weber K (июнь 1979). «Нити среднего размера эндотелиальных клеток человека». Журнал клеточной биологии . 81 (3): 570–80. doi :10.1083/jcb.81.3.570. PMC 2110384. PMID 379021 .

[pmid16831889-3] Schweizer J, Bowden PE, Coulombe PA и др. (Июль 2006 г.). «Новая консенсусная номенклатура кератинов млекопитающих». Журнал клеточной биологии . 174 (2): 169–74. doi :10.1083/jcb.200603161. PMC 2064177. PMID 16831889 .

[QRHFSP-4] Рехтман, Наташа; Бишоп, Джастин А. (2011). Краткий справочник для хирургов-патологоанатомов . Гейдельберг: Springer . С. 4–8. ISBN 978-3-642-20085-4.

[5] Dabbs, DJ (2010). Диагностическая иммуногистохимия: тераностические и геномные приложения (3-е изд.). Нью-Йорк: Saunders.

[mubio-6] MUbio > МОНОКЛОНАЛЬНЫЕ АНТИТЕЛА К ЦИТОКЕРАТИНАМ ^{[ постоянная мертвая ссылка ]} Получено в октябре 2010 г.

[7] Хаймов, Эхуд (июль 2020 г.). «Модель связывания промежуточных филаментов кератина». Biophysical Journal . 119 (1): 65–74. doi : 10.1016/j.bpj.2020.05.024 . PMC 7335914 . PMID 32533940.