Role cytoskeletu při pohybu a navádění růstového kužele

Abstract

Růstový kužel je dynamickou strukturou na konci rostoucích neuritů, sloužící k navigaci jejich pohybu díky sledování gradientu atraktivních a repulsivních molekul v okolí nervové buňky. Klíčovou roli v pohybu růstového kužele zastává cytoskelet. Mikrotubuly a mikrofilamenta působí na plazmatickou membránu i podklad, na kterém neuron roste a umožňují jeho pohyb a tím i růst neuritů. Mikrofilamenta, která jsou více dynamická, než mikrotubuly, se nacházejí především na periferii růstového kužele a svou polymerací a depolymerací zajišťují dynamickou tvorbu filopodií růstového kužele, pomocí kterých neuron může získávat informace o svém okolí. Neurity také vytváří adheze k podkladu, na kterém buňka roste. Adheze umožňují dopředný růst neuritů. Směr, načasování a rychlost růstu neuritů reguluje řada proteinů, které asociují s mikrofilamenty. Podél mikrofilament do periferie růstového kužele pronikají mikrotubuly za pomoci motorových proteinů a proteinů, které propojují F-aktin s mikrotubuly. Ty jsou nezbytné pro snížení dynamiky růstového kužele, jeho zatáčení, transport váčků a přeměnu růstového kužele v další úsek rostoucího neuritu. Také dynamika a pohyb mikrotubulů jsou regulovány na řadě úrovní. Předmětem této práce je představit, jak v růstovém kuželu mikrotubuly a mikrofilamenta působí, a jak je...

Growth cone is a dynamic structure localized at the tips of growing neurites. It detects guidance cues in the extracellular environment and enables growing neurite to properly respond to them. Cytoskeleton plays a key role in navigation of growing neurite. Microtubules and microfilaments enable the motion of the growth cone by generating force acting on the cytoplasmic membrane as well as on the substrate on which the neuron grows. Microfilaments are located mainly in the periphery of the growth cone. They are more dynamic than microtubules, and their polymerization and depolymerization enable formation of dynamic processes on the growth cone. These are used by neurons to gain information about their surroundings and for formation of adhesions on permissive substrates. Adhesions facilitate the growth of neurites. Direction, timing and speed of formation of the dynamic processes are regulated by a number of actin-associated proteins. These proteins are common targets of signalling pathways that are induced by activation of growth cones' cytoplasmic membrane-bound receptors by guidance cues. Along the microfilament bundles, microtubules enter the periphery of the growth cone aided by crosslinking and motor proteins. Microtubules are necessary for reducing the growth cone dynamics, the first step in...