Neurofilamentos, Clasificación, Crecimiento, Uso en diagnóstico de patología

Neurofilamentos son los 10 nanómetros o filamentos intermedios que se encuentran en las neuronas. Ellos son un componente principal del citoesqueleto neuronal, y se cree que funcionan principalmente para proporcionar soporte estructural para el axón y para regular diámetro del axón. Neurofilamentos se componen de cadenas de polipéptidos o subunidades que pertenecen a la misma familia de proteínas como los filamentos intermedios de otros tejidos tales como subunidades de queratina, que hacen que los filamentos 10 nm, expresada específicamente en el epitelio. La familia de proteínas que los filamentos intermedios se divide en 5 grandes categorías, las queratinas que forman las clases I y II. Clase III contiene las proteínas vimentina, desmina, periferina y la proteína ácida glial fibrilar. Las principales subunidades de neurofilamentos ocupan la familia de la clase IV de filamentos intermedios, junto con otras dos proteínas de los filamentos de las neuronas, alfa-internexina y nestina. Los genes de clase IV intermedios de incandescencia todos comparten dos intrones únicas no encontradas en otras secuencias de genes de filamentos intermedios, lo que sugiere un origen evolutivo común de un gen de clase IV primitiva. Por último, la clase V corresponde a los filamentos intermedios del citoesqueleto nuclear, las laminas nucleares.

Clasificación

Proteínas de subunidades

Los tres principales subunidades de neurofilamentos se descubrieron a partir de estudios de transporte axonal. Las proteínas se sintetizan dentro del cuerpo de la célula, y por lo tanto deben viajar a lo largo del axón para llegar a su destino final. Los nombres dados a las tres subunidades de neurofilamentos principales se basan en la masa molecular aparente de las subunidades de mamíferos en SDS-PAGE:

  • las carreras de luz o más bajo en 68-70 kDa
  • medio o carreras intermedias en alrededor de 145-160 kDa
  • las carreras pesados o más alta en 200-220 kDa

Estas tres proteínas se refieren a menudo como la "triplete de neurofilamentos", y numerosos anticuerpos específicos para estas proteínas se han desarrollado y puesto a disposición comercialmente. Tales anticuerpos son ampliamente utilizados para identificar las neuronas y sus procesos en las secciones histológicas y en cultivo de tejidos. Las masas moleculares SDS-PAGE de las proteínas triplete varían entre las especies de mamíferos, con especies más grandes suelen tener grandes proteínas. Las masas moleculares reales de estas proteínas son considerablemente más bajos de lo estimado en base a la movilidad de SDS-PAGE, en particular en el caso de NF-H y NF-M. Esto se debe a las regiones C-terminales altamente cargados de las moléculas. Las tres proteínas contienen tripletes largos tramos de secuencia de polipéptidos ricos en residuos de ácido glutámico, y NF-M y NF-H en especial también contienen múltiples repetidas en tándem serina sitios de fosforilación. Estos sitios casi todos contienen el péptido de lisina-prolina-serina, y la fosforilación se encuentran normalmente en neurofilamentos axonales y no dendríticas. Humano NF-M tiene 13 de estos sitios KSP, mientras que NF-H humana se expresa a partir de dos alelos uno de los cuales produce 44 y los otros 45 KSP repite. Neurofilamentos se encuentran en las neuronas de vertebrados en concentraciones especialmente altas en los axones, en los que aparecen para proporcionar resistencia mecánica y regular el diámetro axonal.

La cuarta subunidad clase IV, alfa-internexina se descubrió mucho más tarde que NF-L, NF-M y NF-H, y se encuentra co-polimerizado con estas proteínas en la mayoría de neuronas maduras. Por lo general, se expresa más temprano en el desarrollo de las otras proteínas de neurofilamentos y puede ser encontrado en algunas neuronas en la aparente ausencia del triplete de neurofilamentos.

La quinta proteína perteneciente a la clase IV, nestina, se encuentra en el desarrollo de las neuronas y la glía, y la presencia de esta proteína se usa ampliamente para definir la neurogénesis. Esta proteína se pierde a medida que avanza el desarrollo.

El intermedio III filamento de proteína de la subunidad periferina clase se encuentra en neurofilamentos, junto con las subunidades de clase IV en unas pocas neuronas, principalmente en el sistema nervioso periférico. Finalmente otra clase III subunidad de filamentos intermedios, vimentina, se encuentra en el desarrollo de las neuronas y unos neuronas muy inusuales en el adulto en asociación con las proteínas de la clase IV, tales como las neuronas horizontales de la retina.

En las proteínas de las subunidades de neurofilamentos mamífero adulto se ensamblan in vivo, formando un heteropolímero que contiene NF-L o alfa-internexina además de NF-M o NF-H. Periferina y vimentina pueden incorporar en neurofilamentos junto con estas proteínas. El NF-H y proteínas NF-M tienen largas dominios de cola C-terminal que aparecen para controlar el espaciado entre filamentos vecinos, la generación de matrices alineadas con una separación interfilament bastante uniforme como se ve en los axones.

Crecimiento

Durante el crecimiento axonal, nuevas subunidades de neurofilamentos se incorporan a lo largo del axón en un proceso dinámico que implica la adición de subunidades a lo largo de la longitud de los filamentos, así como la adición de subunidades en los extremos de incandescencia.

Después de un axón ha crecido y se ha conectado con su célula diana, el diámetro del axón puede aumentar hasta cinco veces.

Neurofilamentos son capaces de determinar el diámetro de las dendritas y axones debido a su polaridad hace que se repelen entre sí.

El nivel de la expresión génica neurofilamentos parece controlar directamente diámetro axonal, que a su vez controla la velocidad con señales eléctricas viajan por el axón.

Los ratones mutantes con alteraciones de neurofilamentos tienen fenotipos se asemejan a la esclerosis lateral amiotrófica.

Uso en diagnóstico de patología

Neurofilamentos, NF, inmunotinción es común en la neuropatología de diagnóstico. Es útil para la diferenciación de las neuronas de glia.

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