по-видимому, в организации межнейрональньгх контактов, особенно в области нервных окончаний. Кроме того, выстоящая над поверхностью часть р-АРР в норме отщепляется специфическими протеинами и, как недавно установлено, стимулирует развитие отростков, участвуя в формировании памяти. При болезни Альц-геймера отщепляется несколько более короткий участок (около 610 аминокислотных остатков), так что на поверхности нейрона остается упомянутый выше небольшой р-амилоидный пептид.

В настоящем разделе мы не касаемся ряда белков мембран синапсов, являющихся рецепторами нейромедиаторов и ней-ропептидов. Многие из них относятся к категории нейроспецифических. Они рассматриваются далее в главе, посвященной структуре и функциям рецепторов.

3.3. СОКРАТИТЕЛЬНЫЕ И ЦИТОСКЕЛЕТНЫЕ БЕЛКИ НЕРВНОЙ ТКАНИ

Рассматривая сократительные и цитоскелетные белки, входящие в состав нейрональных и нейроглиальных клеток, в данной главе, посвященной нейроспецифическим белкам, следует отметить, что не все они отличны от сократительных белков других тканей.

Пока нет достаточных оснований, например, считать ней-роспецифическими миозин и актин нервной ткани. В то же время, композиция и функции надмолекулярных образований ЦНС, в которые они входят, столь своеобразна, что описание их в настоящей главе представляется оправданным.

Специфические сократительные белки обеспечивают динамичность вообще и механическую подвижность нервной ткани, участвуя в самосборке и распаде специфических структур — микротрубочек (нейротубул), нейрофиламентов и других пре-синаптических и постсинаптических образований, в переносе различных соединений между разными областями нейрона, а также в поддержании и модуляции пространственного положения частей нейрона.

Микротрубочки и нейрофиламенты являются важнейшими структурными образованиями нервных клеток, обладающими как скелетными, так и сократительными свойствами. Они принимают непосредственное участие в прямом и ретроградном транспорте клеточных органелл, нуклеиновых кислот, белков,

81

сложных липидов, липо- и гликопротеинов и их предшественников, а также ряда других метаболитов по аксону от тела нейрона до синаптических окончаний. Кроме того, они участвуют в движении метаболитов в различных субклеточных структурах тела нейронов. Они претерпевают изменения при различных функциональньгх состояниях и, являясь динамическими структурами, могут влиять на топографию поверхности нейрона и на мозаичность нейрональных мембран. Не менее важно и их значение в самосборке микроструктур и надмолекулярных комплексов, а также в поддержании определенной конфигурации микроструктур.

Микротрубочки (нейротубулы) представляют собой образования цилиндрической формы, диаметр которых достигает 24 нм, а наибольшая длина соизмерима с длиной отростков нейронов. Основная масса белка, входящего в состав микротрубочек, приходится на долю нейротубулина. Его количество достигает 15% от суммы растворимых белков мозга. В период формирования и увеличения размеров мозга содержание в нем нейротубулина еще выше.

Нейротубулин является димером, в его состав входят 2 субъединицы — а-тубулин и р-тубулин. Молекулярная масса мономеров (субъединиц) тубулина составляет соответственно 53 и 57 кД.

Нейротубулин является кислым белком, в его составе содержится около 20% глутаминовой и аспарашновой кислот.

В микротрубочках нейротубулин находится в виде спиральных полимеров, состоящих из 10-14 молекул нейротубулина. Формирование полимерной трубчатой структуры протекает с потреблением макроэргов — за счет ГТФ. Сам нейротубулин обладает ГТФазной активностью. В полимеризации тубулина принимает также участие специальный белок сборки тубулина — Т-фактор. Сборка и разборка микротрубочек in vivo происходит очень быстро (минуты — десятки минут). Подавляется сборка микротрубочек известными ядами (используемыми при лечении некоторых форм рака) — колхицином, винбластином и винкрестином.

Нейротубулин даже при высокой степени очистки обладает фосфокиназной и протеинкиназной активностью, так как эти ферменты, по-видимому, являются обязательными компонентами нейротубулина.

Сравнение пептидных карт тубулинов, выделенных, например из микротрубочек мозга куриного эмбриона и сперматозоидов морского ежа, показало значительную степень их иден-

82

точности. Это дает основание считать тубулины относительно стабильными (консервативными) белками в эволюционном плане.

Нейрофиламенты образуются из спирально скрученных нитевидных образований, диаметр их колеблется в пределах 5-12 нм. Филаменты размером 5-6 нм называются микрофиламента-ми. Нейрофиламенты содержат сравнительно много актомио-зинподобных белков, особенно актина в нитевидной, F-форме. Образование актиновых нитей в нейрофиламентах состоит в полимеризации молекул глобулярного G-актина с Мг 46 кД, протекает за счет энергии гидролиза АТФ до АДФ и подавляется алколоидом — цитохалазином В. В состав нейрофиламентов входит также коллаген, который может быть удален с помощью коллагеназы. Обнаружена видовая специфичность белков нейрофиламентов в мозге человека по сравнению с мозгом животных (быка, крыс).

Актомиозинподобные белки можно отнести к сократительным белкам нервной ткани. Они были извлечены различными способами из целого мозга и отдельных частей нервной системы. В развивающемся мозге и в культуре нейронов содержание акти-ноподобных белков достигает 8%, а миозинподобных белков — 0,5%. У взрослых животных количество последних несколько меньше. По аминокислотному составу и первичной структуре актиноподобный белок близок к актину из мышц.

Актомиозинподобные белки участвуют в аксональном токе и освобождении трансмиттеров в синапсах. Кроме того, они были обнаружены в конусе роста, где их содержание довольно высоко в отличие от низкого содержания этих белков в культуре нейробластов. Имеются косвенные данные о том, что в на-тивном состоянии часть актиноподобных белков находится в комплексе с миозинподобными белками, причем эти комплексы чувствительны к митогенетическим ядам, в то время как в отдельности указанные белки малочувствительны к этим агентам.

К актомиозинподобным белкам ЦНС относится нейросте-нин. Он состоит из двух белков — нейрина и стенина Взаимодействуя между собой, они образуют комплекс — нейростенин с Мг - 47-50 кД. Он имеет много общего с актомиозином мышцы по структуре и по функциям, хотя и не идентичен ему.

Нейростенин обладает АТФазной активностью и активируется ионами Са2+ и Mg2+. Количество нейростенина составляет около 1-1,5% от общего белка мозга; однако в синаптических образованиях его содержание достигает 8-10%. Нейрин локали-

83

зован преимущественно в пресинаптических мембранах, а сте-нин — на наружной поверхности мембран везикул. С формированием нейростенина в присутствии АТФ и ионов Са5+ связывают предположительно контакт везикул с пресинаптическими мембранами. Полагают, что сократительные белки мозга, в том числе нейростенин, участвуют в раскрытии везикул и выходе нейромедиатора в цитоплазму и синаптическую щель. В "плавлении" мембраны везикул, происходящем при выбросе медиатора, важную роль играют также синапсины и другие Са-связы-вающие белки, описанные выше.

Большой интерес представляет другой сократительный белок нейронов — кинезин. Этот недавно открытый цитоплазма-тический транслокатор является "механохимической" АТФа-зой, способной обеспечивать скольжение внутриклеточных ор-ганелл вдоль микротрубочек. Он служит одним из двигателей антероградного аксонального тока.

Кинезин из мозга крупного рогатого скота состоит из двух полипептидных цепей (с Мг = 120 и 62 кД соответственно), неодинаковых по первичной структуре. Он образует прочный комплекс, в котором субъединицы связаны нековалентно. Молекула нативного кинезина состоит, по-видимому, из двух пар указанных субъединиц с Мг = 384 кД. В клетке обе субъединицы связаны с микротрубочками. Чистый кинезин обладает слабой АТФазной активностью, которая, однако, возрастает в несколько раз в присутствии микротрубочек. Молекулы АТФ соединяются с тяжелой субъединицей кинезина, которая является каталитически активной. Энергии, высвобождающейся при гидролизе АТФ кинезином, достаточно для обеспечения передвижения даже крупных внутриклеточный органелл в аксонах. В последнее время описан белок, подобный кинезину, но неидентичный ему, обеспечивающий ретроградный аксональный ток, — дииеин.

Другой белок — спектрин, обнаруженный сначала в мембранах эритроцитов, где он составляет до 30% всех мембранных белков, а затем и в клетках многих органов и тканей, представляет собой компонент цитоскелета клетки. Длинная фибриллярная молекула спектрина состоит из двух полипептидных цепей (Мг = 220 и 240 кД). Такие молекулы образуют субмембранную сеть филаментов на внутренней поверхности цитоплаз-матической мембраны (спектриновый скелет), которая через молекулы другого белка — анкирина взаимодействуют с другими белками цитоскелета, что снижает подвижность белков в плоскости мембраны. В ткани головного мозга спектрин участ-

84

вует также в распределении ионов К+ и Na+ по поверхности мембран возбудимых клеток.

Белок клатрин впервые был выделен из мембран так называемых окаймленных пузырьков, принимающих участие в эн-доцитозе и быстром внутриклеточном транспорте веществ. Этот фибриллярный белок (Мг — 180 кД} образует характерный многоячеистый чехол а виде корзиноподобной сети из пяти- и шестиугольных пептидных цепей на поверхности окаймленных пузырьков. Эта сеть формируется в результате нековалентных связей между "трехлопастными" молекулами клатрина, состоящими каждая из трех идентичных тяжелых и трех легких полипептидных цепей двух типов. Легкие цепи клатрина активно связывают ионы Са^+ в молярном соотношении 1:1.

Помимо клатрина в состав "клатринового чехла" входит и так называемый "белок сборки чехла" с Мг = 50 кД, который может подвергаться фосфорилированию-дефосфорилированию.

Функция клатрина состоит в обеспечении некоторых форм эндоцитоза, в особенности процесса так называемой интерна-лизации — вхождения в цитоплазму больших групп пептидн