Organization of the cytoskeleton in eukaryotic cells

Cytoszkielet to struktura komórkowa złożona z trzech rodzajów wzajemnie ze sobą powiązanych białkowych włókien o odmiennej strukturze i funkcji: filamentów pośrednich, mikrotubul oraz mikrofilamentów. Filamenty pośrednie charakteryzuje nieco odmienne zachowanie od pozostałych składników cytoszkieletu. W ich polimeryzacji nie bierze udziału ATP ani GTP, ponadto są niezwykle wytrzymałe i wykazują specyficzność tkankową. Białka budujące filamenty pośrednie tworzą dużą i niejednorodną rodzinę. Mikrotubule powstają na drodze liniowej agregacji heterodimerów tubuliny α i β zależnej od GTP. Cytoplazmatyczne włókna mikrotubularne charakteryzuje dynamiczna niestabilność, a na ich ustabilizowanie wpływają chemiczne modyfikacje i powiązanie z białkami MAP. Główna ich rola polega na uczestnictwie w transporcie wewnątrzkomórkowym z udziałem kinezyn i dynein. Gdy komórka przygotowuje się do mitozy lub mejozy, mikrotubule cytoplazmatyczne ulegają reorganizacji, formując wrzeciono kariokinetyczne odpowiedzialne za równy podział materiału genetycznego do komórek potomnych. Włókna mikrotubularne wchodzą także w skład centrioli, kinetosomów, rzęsek oraz wici. Filamenty aktynowe powstają na drodze polimeryzacji aktyny globularnej, a proces ten jest zależny od ATP. Decydujący wpływ na rodzaj pełnionych przez nie funkcji mają białka wiążące aktynę. Umożliwiają one mikrofilamentom tworzenie wiązek, sieci, oddziaływanie z innymi elementami komórkowymi, a także odpowiadają za ich stabilizację, cięcie lub depolimeryzację. Dzięki interakcjom z miozyną cytoszkielet aktynowy spełnia niezwykle istotne funkcje w komórkach zwierzęcych: bierze udział w pełzaniu komórek, endo- i egzocytozie, cytokinezie oraz skurczu komórek mięśniowych umożliwiającym ruch lokomocyjny zwierząt.

Cytoskeleton is a cell component which consists of three kinds of interconnected protein fibers with distinct structure and function: intermediate filaments, microtubules and actin filaments. Intermediate filaments demonstrate a little different behavior from other cytoskeletal elements. ATP and GTP not participate in their polymerization, moreover they are remarkably resistant and tissue-specific. Proteins which build intermediate filaments are members of a large heterogeneous family. Microtubules are formed by α- and β-tubulin heterodimers which are aggregated in a linear manner and this process depends on the presence of GTP. Dynamic instability is a characteristic feature of cytoplasmic microtubule fibers, however chemical modifications and association with MAPs might promote microtubule stability. They play a major role in intracellular transport in connection with kinesins and dyneins. Before cell division microtubules reorganize and form a mitotic spindle which separate genetic material equally between arising cells. Microtubule fibers build also centrioles, kinetosomes, cilia and flagella. Polymerization of G-actin, which requires ATP, leads to the formation of actin filaments. Actin-binding proteins have a significant influence on the variety of functions of microfilaments. They enable actin filaments to form bundles and networks. They are responsible for interaction with other cytoskeletal elements and stability of actin fibers, their polymerization or cutting. Cytokinesis, endo- or egzocytosis, muscle contraction are processes in which reactions of microfilaments with myosin play essential role in eukaryotic cells.