שלד התא: מבנה חלבוני בהשתנות רציפה ומתמדת, כאן ועכשיו, בכל התאים

שלד התא הוא מבנה תוך-תאי שנמצא בכל תאי הגוף ומקביל למערכת פיגומים. באופן כללי, ניתן לומר ששלד התא מבצע שלושה תפקידים מרכזיים: הוא מארגן מרחבית את תוכן התא (ציטופלזמה), מחבר את התא באופן פיזי וביוכימי לסביבה החיצונית (מטריצה חוץ-תאית, תאים סמוכים), ומייצר כוחות מתואמים המאפשרים לתא לנוע ולשנות צורה. בכדי להשלים את המשימות הללו, שלד התא משלב את פעילותם של חלבונים רבים ואברונים המאכלסים בצפיפות את הציטופלזמה, ומושפע במידה רבה מגירויים פנימיים וחיצוניים. על אף הקונוטציות של המילה ‘שלד’, שרומזות בדרך כלל על מבנה יציב וקבוע, שלד התא, בדומה לשלד הגרמי של הגוף, רחוקים מלהתפס כמבנה קבוע. שלד התא הוא מבנה דינמי ומסתגל אשר שלושת החלבונים העיקריים המרכיבים אותו: קורי אקטין (מיקרופילמנטים), מיקרוטובולים, וקורי ביניים, מתפרקים ונבנים מחדש בהתאם לדרישות התא.

CSK Components

איור: שלושת החלבונים העיקריים המרכיבים את שלד התא: קורי אקטין, מיקרוטובולים, קורי ביניים.

איתות ביוכימי # איתות מכני, מי יותר מהיר?

אחד הדברים המיוחדים לגבי מכנוטרנסדוקציה הוא המהירות שבה האות המכני הפועל על קרום התא עובר המרה ומגיע ליעדו במקום מרוחק מאזור הפעלת האות, למשל, גרעין התא.

מאז תחילת שנות האלפיים נמצאו עדויות להתפשטות כוח בתאים חיים לטווחים של עשרות מיקרומטרים, שנחשבים מרחקים ארוכים (מיקרומטר=אלפית המילימטר). התפשטות הכוח למרחקים ארוכים תלויה במידה רבה במצב המתח של צרורות קורי האקטין של שלד התא. מצב מתח מקדים זה נקרא, ‘דריכה’ או ‘prestress’.

דוגמה לכך נמצאה במחקר מצוטט שבו הופעלו מרחוק מולקולות ספציפיות של איתות מכני. אתר יישום הכוח על קרום התא היה במרחק של יותר מ-30–60 מיקרומטר מהמיקום שבו הופעלו שני חלבונים: הראשון – חלבון Src ממשפחת אנזימי קינאזות טירוזין, והשני – חלבון Rac1 ממשפחת אנזימי GTPase. התפשטות האות המכני התרחשה במהירות ונמשכה פחות מ-300 מילישניות כדי לחצות את המרחק להפעלת חלבוני Src ו-Rac1. מעניין לראות כי, לאות ביוכימי המופעל על ידי גורם גדילה באמצעות קולטן על קרום התא, לוקח כ-10-20 שניות לעבור אותו המרחק, דבר שהופך את המכנוטרנסדוקציה בציטופלזמה לפי 40 מהירה יותר (!). עם זאת, חשוב לזכור שבמציאות של גוף חי, מפלי האיתות השונים פועלים במקביל ומשפיעים הדדית.

צרורות קורי המתח של אקטין מביאים להתפשטות הכוח למרחקים ארוכים מכיוון שהם נוקשים הרבה יותר מהציטופלזמה שמסביב וכך הם יכולים לרכז את המאמצים ולהפיץ אותם בכל רחבי התא. נמצא כי שלד התא המתווך בהעברת כוח למרחקים ארוכים בציטופלסמה נוכח בכמה סוגי תאים.

תמונה ראשית: שלד התא. קורי אקטין באדום, מיקרוטובולים בירוק (Wikimedia commons).

מקור:

Rapid signal transduction in living cells is a unique feature of mechanotransduction., Sungsoo Na, Olivier Collin, Farhan Chowdhury, Bernard Tay, Mingxing Ouyang, Yingxiao Wang, and Ning Wang., 2008