βIV 1 spectrin stabilizes the nodes of Ranvier and axon initial segments
The Journal of Cell Biology. V. 166, N 7. P. 983-990 (2004) | |
 (Рис.1. Рисунки 1 -5 из статьи Poliak, S. & Peles, E. 2003) | Structure of myelinated axons.  (Рис.2.) | Molecular composition of the nodal domains.  (Рис.3.) | Arrangement of the nodal environ in various mutant mice.  (Рис.4.) | A computational model describing a role for juxtaparanodal K+ channels in myelinated fibres.  (Рис.5.) | Possible mechanisms involved in node formation. ) (Рис.6.) | The thick scaffold beneath the NR membrane (arrow, top) is missing in neurons lacking ? |
Спектрин впервые был идентифицирован в плазменной мембране эритроцитов. Он важен для регуляции морфологических признаков, в том числе формы леток. Несмотря на то, что в настоящее время спектрины рассматривают как важные компоненты-скаффолды мембранных микродоменов почти во всех клетках, их функции и экспрессия в нейронах остаются малоизученными. Авторы исследовали экспрессию спектринов в исходных сегментах аксонов и перехватах Ранвье, а также их функции в проводимости нервов.
Из многих изоформ спектринов только βIV спектрин специфическим образом экспрессируется в обоих сайтах. Альтернативный сплайсинг βIV гена спектрина приводит к образованию шести изоформ – βIV Σ1- βIV Σ6, однако неизвестно, какая из этих форм присутствует в исходных сегмениах аксонов и перехватах Ранвье. Авторы обнаружили, что βIV Σ1 и βIV Σ6 экспрессируются в обоих участках, βIV Σ1 является важным компонентом толстой мембранной оболочки ниже этих участков, являющихся областью ансамблей цитоскелетных белков, участвующих в аккумулировании ионных каналов. Это согласуется с тем, что βIV Σ1 является единственным спектрином с актин-связывающим доменом (actin-binding domain). Авторы сконструировали βIV Σ1 нокаутных мышей и изучили у них морфологию перехватов Ранвье, используя специфические красители. Было обнаружено, что удаление βIV Σ1 меняло ширину и длину перехватов как в центральной, так и в периферической нервной системах, а экспрессия калиевых каналов в меньшей степени ограничивалась juxtaparanodes (областью, прилегающей к перехватам) и могла присутствовать в параперехватах (paranodes) – т.е. наблюдался фенотип, наблюдаемый у линии мышей 'quivering' (дрожащей) со спонтанной мутацией в гене βIV. Электронномикроскопические исследования перехватов Ранвье показали, что удаление βIV Σ1 ведет к снижению количества толстых мембранных оболочек, увеличению диаметра узелков и появлению аберрантных мембранных выпячиваний, заполненных органеллами. Χ Нарушают ли такие аномалии нервную проводимость у таких мутантных мышей? Авторы измеряли слуховую реакцию ствола мозга (auditory brainstem responses) у βIV Σ1 нокаутных мышей, поскольку слуховую патологию наблюдали у мышей 'quivering'. Было найдено, что латентный период вызванных потенциалов (auditory evoked potentials) у βIV Σ1 нокаутов был значительно повышен. Усиление стимулирования увеличивало латентный период, что свидетельствовало о слуховой нейральной усталости (auditory neural fatigue) . Предполагается, что такой дефицит обусловлен задержкой формирования потенциалов действия нейронами кохлеарного спирального ганглия и нарушением проводимости нервов по слуховому пути. В целом, это исследование подтверждают данные о «скаффолдной» роли спектринов в нейронах. Данные, полученные авторами имеют важное значение для физиологии аксонов в норме и патологии. . См. также: Poliak, S. & Peles, E. The local differentiation of myelinated axons at nodes of Ranvier. Nature Rev. Neurosci. 4, 968–980 (2003) |