Sitoskeleton adalah struktur tiga dimensi di semua sel eukariotik dan karena itu dapat ditemukan di neuron.
Meskipun tidak berbeda jauh dari sel somatik lainnya, sitoskeleton neuron memiliki beberapa karakteristiknya sendiri, selain menjadi penting ketika mereka memiliki cacat, seperti halnya dengan penyakit Alzheimer.
Selanjutnya kita akan melihat tiga jenis filamen yang membentuk struktur ini, kekhasannya sehubungan dengan sitoskeleton lainnya dan bagaimana pengaruhnya pada Alzheimer.
- Artikel terkait: ” Apa saja bagian-bagian dari neuron? “
Sitoskeleton neuron
Sitoskeleton adalah salah satu unsur penentu sel eukariotik, yaitu mereka yang memiliki inti tertentu, struktur yang dapat diamati pada sel hewan dan tumbuhan. Struktur ini, pada dasarnya, perancah internal di mana organel didukung, mengatur sitosol dan vesikel yang ditemukan di dalamnya, seperti lisosom.
Neuron adalah sel eukariotik yang terspesialisasi dalam membentuk koneksi satu sama lain dan membentuk sistem saraf dan, seperti sel eukariotik lainnya, neuron memiliki sitoskeleton. Sitoskeleton neuron, secara struktural, tidak jauh berbeda dari sel lain, yang memiliki mikrotubulus, filamen intermediet, dan filamen aktin.
Di bawah ini kita akan melihat masing-masing dari ketiga jenis filamen atau tabung ini, yang menentukan bagaimana sitoskeleton neuron berbeda dari sel somatik lainnya.
Mikrotubulus
Mikrotubulus neuron tidak jauh berbeda dengan mikrotubulus yang dapat ditemukan di sel-sel tubuh lainnya. Struktur utamanya terdiri dari polimer subunit tubulin 50 kDa, yang dipilin sedemikian rupa sehingga membentuk tabung berongga dengan diameter 25 nanometer.
Ada dua jenis tubulin: alfa dan beta. Keduanya adalah protein yang tidak jauh berbeda satu sama lain, dengan kesamaan urutan mendekati 40%. Protein inilah yang membentuk tabung berongga, melalui pembentukan protofilamen yang bersatu secara lateral, sehingga membentuk mikrotubulus.
Tubulin adalah zat penting, karena dimernya bertanggung jawab untuk menggabungkan dua molekul guanosin trifosfat (GTP), dimer yang memiliki kemampuan untuk melakukan aktivitas enzimatik pada molekul yang sama ini. Melalui aktivitas GTPase inilah yang terlibat dalam pembentukan (perakitan) dan pembongkaran (pembongkaran) mikrotubulus itu sendiri, memberikan fleksibilitas dan kemampuan untuk memodifikasi struktur sitoskeletal.
Mikrotubulus dan dendrit akson tidak bersambungan dengan badan sel, juga tidak berhubungan dengan MTOC (pusat pengorganisasian mikrotubulus) yang terlihat. Mikrotubulus aksonal dapat memiliki panjang 100 m, tetapi memiliki polaritas yang seragam. Sebaliknya, mikrotubulus dendrit lebih pendek, menyajikan polaritas campuran, dengan hanya 50% dari mikrotubulusnya berorientasi pada terminasi distal badan sel.
Meskipun mikrotubulus neuron terdiri dari komponen yang sama yang dapat ditemukan di sel lain, perlu dicatat bahwa mereka mungkin memiliki beberapa perbedaan. Mikrotubulus otak mengandung tubulin dari berbagai isotipe, dan dengan berbagai protein yang terkait dengannya. Selanjutnya, komposisi mikrotubulus bervariasi tergantung pada lokasi di dalam neuron, seperti akson atau dendrit. Ini menunjukkan bahwa mikrotubulus otak dapat berspesialisasi dalam tugas yang berbeda, tergantung pada lingkungan unik yang disediakan neuron.
Filamen perantara
Seperti halnya mikrotubulus, filamen intermediet merupakan komponen dari sitostruktur neuronal seperti halnya sel lain. Filamen ini berperan sangat menarik dalam menentukan derajat spesifisitas sel, selain digunakan sebagai penanda diferensiasi sel. Secara tampilan, filamen ini menyerupai tali.
Di dalam tubuh ada hingga lima jenis filamen perantara, diurutkan dari I hingga V dan, beberapa di antaranya dapat ditemukan di neuron:
Filamen intermediet tipe I dan II bersifat keratin dan dapat ditemukan dalam berbagai kombinasi dengan sel epitel tubuh. Sebaliknya, sel tipe III dapat ditemukan pada sel yang kurang berdiferensiasi, seperti sel glial atau prekursor neuron, meskipun sel tersebut juga terlihat pada sel yang lebih terbentuk, seperti sel yang menyusun jaringan otot polos dan astrosit.
Filamen tipe IV menengah khusus untuk neuron, menyajikan pola umum antara ekson dan intron, yang berbeda secara signifikan dari tiga tipe sebelumnya. Tipe V adalah yang ditemukan di lamina nuklir, membentuk bagian yang mengelilingi inti sel.
Meskipun lima jenis filamen perantara yang berbeda ini kurang lebih spesifik untuk sel-sel tertentu, perlu disebutkan bahwa sistem saraf mengandung keragaman ini. Terlepas dari heterogenitas molekulernya, semua filamen perantara dalam sel eukariotik muncul, seperti yang telah kita sebutkan, sebagai serat yang menyerupai tali, dengan diameter antara 8 dan 12 nanometer.
Filamen saraf bisa panjangnya ratusan mikron, selain memiliki tonjolan dalam bentuk lengan lateral. Sebaliknya, pada sel somatik lain, seperti sel glia dan sel non-neuronal, filamen ini lebih pendek, tidak memiliki lengan lateral.
Jenis utama filamen intermediet yang dapat ditemukan di akson bermielin neuron terdiri dari tiga subunit protein, membentuk triplet: subunit dengan berat molekul tinggi (NFH, 180 hingga 200 kDa), medium subunit dengan berat molekul (NFM)., 130 hingga 170 kDa) dan subunit dengan berat molekul rendah (NFL, 60 hingga 70 kDa). Setiap subunit protein dikodekan oleh gen yang terpisah. Protein ini adalah mereka yang membentuk filamen tipe IV, yang diekspresikan hanya dalam neuron dan memiliki struktur yang khas.
Namun meskipun yang khas dari sistem saraf adalah tipe IV, filamen lain juga dapat ditemukan di dalamnya. Vimentin adalah salah satu protein yang membentuk filamen tipe III, hadir dalam berbagai sel, termasuk fibroblas, mikroglia, dan sel otot polos. Mereka juga ditemukan dalam sel embrio, sebagai prekursor glia dan neuron. Astrosit dan sel Schwann mengandung protein glial fibrilar asam, yang merupakan filamen tipe III.
Mikrofilamen aktin
Mikrofilamen aktin adalah komponen tertua dari sitoskeleton. Mereka terdiri dari monomer aktin 43-kDa, yang disusun seolah-olah mereka adalah dua untaian manik-manik, dengan diameter 4 hingga 6 nanometer.
Mikrofilamen aktin dapat ditemukan di neuron dan sel glial, tetapi terutama terkonsentrasi di terminal prasinaps, duri dendritik, dan kerucut pertumbuhan saraf.
Apa peran sitoskeleton neuronal pada Alzheimer?
Sebuah hubungan telah ditemukan antara kehadiran beta-amiloid peptida, komponen plak yang terakumulasi di otak pada penyakit Alzheimer, dan hilangnya dinamika sitoskeleton saraf yang cepat, terutama di dendrit, tempat impuls diterima.. Karena bagian ini kurang dinamis, transmisi informasi menjadi kurang efisien, selain penurunan aktivitas sinaptik.
Dalam neuron yang sehat, sitoskeletonnya terdiri dari filamen aktin yang, meskipun berlabuh, memiliki beberapa fleksibilitas. Untuk memberikan dinamisme yang diperlukan agar neuron dapat beradaptasi dengan tuntutan lingkungan, ada protein, cofilin 1, yang bertanggung jawab untuk memotong filamen aktin dan memisahkan unitnya. Dengan demikian, struktur berubah bentuk, namun, jika cofilin 1 terfosforilasi, yaitu, atom fosfor ditambahkan, ia berhenti bekerja dengan benar.
Paparan peptida beta-amiloid telah terbukti menginduksi fosforilasi lebih besar dari cofilin 1. Hal ini menyebabkan sitoskeleton kehilangan dinamisme, sebagai filamen aktin menstabilkan, dan struktur kehilangan fleksibilitas. Duri dendritik kehilangan fungsinya.
Salah satu penyebab yang membuat cofilin 1 terfosforilasi adalah ketika enzim ROCK (Rho-kinase) bekerja di atasnya. Enzim ini memfosforilasi molekul, menginduksi atau menonaktifkan aktivitas mereka, dan akan menjadi salah satu penyebab gejala Alzheimer, karena menonaktifkan cofilin 1. Untuk menghindari efek ini, terutama selama tahap awal penyakit, ada obat Fasucil, yang menghambat aksi enzim ini dan mencegah cofilin 1 kehilangan fungsinya.
Referensi bibliografi:
- Molina, Y.. (2017). Sitoskeleton dan neurotransmisi. Basa molekul dan interaksi protein dari transportasi vesikular dan fusi dalam caral neuroendokrin. Majalah Doktor UMH. 2. 4. 10.21134 / doctumh.v2i1.1263.
- Kirkpatrick LL, Brady ST. Komponen Molekul dari Neuronal Sitoskeleton. Dalam: Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW, dkk., Editor. Neurokimia Dasar: Aspek Molekuler, Seluler dan Medis. edisi ke-6. Philadelphia: Lippincott-Raven; 1999. Tersedia dari: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
- Rush, T. et al (2018) Sinaptotoksisitas pada penyakit Alzheimer melibatkan disregulasi dinamika sitoskeleton aktin melalui fosforilasi cofilin 1 Journal of Neuroscience doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1409-18.2018