VIMENTIN: EIGENSCHAFTEN, STRUKTUR, FUNKTIONEN UND VERWENDUNGEN - BIOLOGIE - 2025

Das Vimentin ist ein faseriges Protein von 57 kDa, das Teil des intrazellulären Zytoskeletts ist. Es ist Teil der sogenannten Zwischenfilamente und das erste dieser Elemente, das sich in irgendeiner Art von eukaryotischen Zellen bildet. Es kommt hauptsächlich in embryonalen Zellen vor und verbleibt in einigen adulten Zellen wie Endothel- und Blutzellen.

Viele Jahre lang glaubten Wissenschaftler, dass das Cytosol eine Art Gel war, in dem zelluläre Organellen schwebten und Proteine ​​verdünnt waren. Jetzt erkennen sie jedoch, dass die Realität komplexer ist und dass Proteine ​​ein komplexes Netzwerk von Filamenten und Mikrotubuli bilden, das sie als Zytoskelett bezeichnet haben.

Protein des Zwischenfilaments, Bereich der Wundspule, Vimentinspule. Entnommen und bearbeitet von: Jawahar Swaminathan und den MSD-Mitarbeitern des Europäischen Instituts für Bioinformatik.

Eigenschaften

Vimentin ist ein faseriges Zwischenfilamentprotein mit 57 kDa und enthält 466 Aminosäuren. Es ist häufig als Teil des Zytoskeletts von mesenchymalen, embryonalen, endothelialen und vaskulären Zellen. Es ist selten, dieses Protein in nicht-eukaryotischen Organismen zu finden, aber es wurde dennoch in einigen Bakterien isoliert.

Vimentin ist lateral oder terminal an das endoplasmatische Retikulum, die Mitochondrien und den Kern gebunden.

In Wirbeltierorganismen ist Vimentin ein hochkonserviertes Protein und steht in engem Zusammenhang mit der Immunantwort sowie der Kontrolle und dem Transport von Lipiden niedriger Dichte.

Struktur

Vimentin ist ein einfaches Molekül, das wie alle Zwischenfilamente eine zentrale alpha-helikale Domäne aufweist. An seinen Enden (Schwanz und Kopf) hat es Amino- (Kopf) und Carboxyl- (Schwanz) Domänen ohne Helixe oder nicht helikale.

Die alpha-helikalen Sequenzen weisen ein Muster von hydrophoben Aminosäuren auf, die zur Bildung der hydrophoben Versiegelung auf der helikalen Oberfläche dienen oder dazu beitragen.

Das Zytoskelett

Wie der Name schon sagt, ist es die strukturelle Unterstützung eukaryotischer Zellen. Es geht von der Innenseite der Plasmamembran zum Kern. Es dient nicht nur als Skelett, das es den Zellen ermöglicht, ihre Form anzunehmen und beizubehalten, sondern hat auch andere wichtige Funktionen.

Dazu gehört die Beteiligung an der Zellbewegung sowie an deren Teilungsprozess. Es unterstützt auch intrazelluläre Organellen und ermöglicht ihnen, sich aktiv im Cytosol zu bewegen, und ist an einigen interzellulären Verbindungen beteiligt.

Darüber hinaus argumentieren einige Forscher, dass die Enzyme, von denen angenommen wird, dass sie im Cytosol in Lösung sind, tatsächlich im Cytoskelett verankert sind und Enzyme desselben Stoffwechselweges nahe beieinander liegen müssen.

Strukturelemente des Zytoskeletts

Das Zytoskelett hat drei Hauptstrukturelemente: Mikrotubuli, Mikrofilamente und Zwischenfilamente. Diese Elemente kommen nur in eukaryotischen Zellen vor. Jedes dieser Elemente hat eine charakteristische Größe, Struktur und intrazelluläre Verteilung und jedes hat auch eine andere Zusammensetzung.

Mikrotubuli

Mikrotubuli bestehen aus Tubulin-Heterodimeren. Sie haben eine röhrenförmige Form, daher ihr Name, mit einem Durchmesser von 25 nm und einem hohlen Zentrum. Sie sind die größten Elemente des Zytoskeletts. Seine Länge variiert zwischen weniger als 200 nm und mehreren Mikrometern Länge.

Seine Wand besteht im Allgemeinen aus 13 Protofilamenten, die um das zentrale Lumen (Loch) angeordnet sind. Es gibt zwei Gruppen von Mikrotubuli: einerseits die Mikrotubuli des Axonems, die mit der Bewegung von Zilien und Flagellen zusammenhängen. Auf der anderen Seite sind die zytoplasmatischen Mikrotubuli.

Letztere haben verschiedene Funktionen, einschließlich der Organisation und Aufrechterhaltung der Form tierischer Zellen sowie der Axone von Nervenzellen. Sie sind auch an der Bildung mitotischer und meiotischer Spindeln während der Zellteilung sowie an der Orientierung und Bewegung von Vesikeln und anderen Organellen beteiligt.

Mikrofilamente

Es handelt sich um Filamente aus Actin, einem Protein mit 375 Aminosäuren und einem Molekulargewicht von etwa 42 kDa. Diese Filamente haben einen Durchmesser von weniger als einem Drittel des Durchmessers von Mikrotubuli (7 nm), was sie zu den kleinsten Filamenten des Zytoskeletts macht.

Sie sind in den meisten eukaryotischen Zellen vorhanden und haben verschiedene Funktionen; unter ihnen an der Entwicklung und Aufrechterhaltung der zellulären Form teilnehmen. Darüber hinaus nehmen sie durch Interaktion mit Myosin an Bewegungsaktivitäten teil, sowohl an Amöbenbewegungen als auch an Muskelkontraktionen.

Während der Zytokinese (zytoplasmatische Teilung) sind sie für die Erzeugung von Segmentierungsrillen verantwortlich. Schließlich sind sie auch an Zell-Zell- und Zell-extrazellulären Matrix-Übergängen beteiligt.

Zytoskelett Ein Netzwerk filamentöser Proteine ​​im Zellzytoplasma. Entnommen und bearbeitet von: Alice Avelino.

Zwischenfilamente

Mit einem ungefähren Durchmesser von 12 nm sind die Zwischenfilamente diejenigen mit der größten Stabilität und auch die am wenigsten löslichen der Elemente, aus denen das Zytoskelett besteht. Sie kommen nur in mehrzelligen Organismen vor.

Sein Name beruht auf der Tatsache, dass seine Größe zwischen der von Mikrotubuli und Mikrofilamenten sowie zwischen denen von Aktin- und Myosinfilamenten in Muskeln liegt. Sie können einzeln oder in Gruppen zu Bündeln gefunden werden.

Sie bestehen aus einem Hauptprotein und verschiedenen akzessorischen Proteinen. Diese Proteine ​​sind für jedes Gewebe spezifisch. Zwischenfilamente kommen nur in mehrzelligen Organismen vor und weisen im Gegensatz zu Mikrotubuli und Mikrofilamenten von Gewebe zu Gewebe eine sehr unterschiedliche Aminosäuresequenz auf.

Basierend auf der Art der Zelle und / oder des Gewebes, in der sie gefunden werden, werden die Zwischenfilamente in sechs Klassen eingeteilt.

Klasse I.

Bestehend aus sauren Cytokeratinen, die dem Epithelgewebe mechanische Beständigkeit verleihen. Sein Molekulargewicht beträgt 40-56,5 kDa

Klasse II

Es besteht aus den basischen Cytokeratinen, die etwas schwerer als die vorherigen sind (53-67 kDa) und ihnen helfen, dem Epithelgewebe mechanische Beständigkeit zu verleihen.

Klasse III

Dargestellt durch Vimentin, Desmin und GFA-Protein, die hauptsächlich in mesenchymalen Zellen (wie zuvor erwähnt), embryonalen bzw. Muskelzellen gefunden werden. Sie geben jeder dieser Zellen ihre charakteristische Form.

Klasse IV

Sie sind die Proteine ​​von Neurofilamenten. Sie versteifen nicht nur die Axone der Nervenzellen, sondern bestimmen auch deren Größe.

Klasse V.

Dargestellt durch die Plättchen, die das Kerngerüst bilden (Kernplättchen). Sie sind in allen Zelltypen vorhanden

Klasse VI

Durch Nestin gebildet, ein 240-kDa-Molekül, das in Nervenstammzellen gefunden wird und dessen Funktion unbekannt bleibt.

Funktion von Vimentin

Vimentin ist an vielen physiologischen Prozessen beteiligt, zeichnet sich jedoch hauptsächlich dadurch aus, dass es den Zellen, die es enthalten, Steifheit und Resistenz verleiht und Zellschäden vermeidet. Sie halten Organellen im Cytosol zurück. Sie sind auch an der Zellanhaftung, Migration und Signalübertragung beteiligt.

Anwendungen

Arzt

Medizinische Studien zeigen, dass Vimentin während der normalen und fortschreitenden Entwicklung von Krebsmetastasen als Marker für aus Mesenchym stammende Zellen fungiert.

Andere Studien zeigen, dass Antikörper oder Immunzellen, die das VIM-Gen (das Gen, das für Vimentin kodiert) enthalten, als Marker in der Histopathologie und häufig zum Nachweis von epithelialen und mesenchymalen Tumoren verwendet werden können.

Pharmazeutische und Biotechnologie

Die Pharma- und Biotechnologieindustrie hat die Eigenschaften von Vimentin weitgehend genutzt und es unter anderem zur Herstellung einer wichtigen Vielzahl von Produkten wie gentechnisch veränderten Antikörpern, Vimentinproteinen, ELISA-Kits und komplementären DNA-Produkten verwendet.

Immunfluoreszenzmuster von Antikörpern gegen Vimentin. Hergestellt unter Verwendung von Serum eines Patienten in HEp-20-10-Zellen mit einem FITC-Konjugat. Entnommen und bearbeitet von: Simon Caulton.

Verweise

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6. DE Ingber (1998). Die Architektur des Lebens. Wissenschaftlicher Amerikaner.