كلاثرين

الكلاثرين بروتينٌ يُسهم في تكوين الحويصلات المغلفة . عُزل الكلاثرين لأول مرة على يد باربرا بيرس عام ١٩٧٦. ^{[ ١ ]} يتخذ الكلاثرين شكلاً ثلاثي الأذرع، يتألف من ثلاث سلاسل ثقيلة وثلاث سلاسل خفيفة. عند تفاعل هذه السلاسل ، تُشكل شبكة متعددة الأوجه تُحيط بالحويصلة. يُشير اسم البروتين إلى هذه البنية الشبكية، وهو مُشتق من الكلمة اللاتينية clathri التي تعني شبكة. ^{[ ٢ ]} أطلقت باربرا بيرس على البروتين اسم الكلاثرين بناءً على اقتراح غرايم ميتشيسون ، مُختارةً إياه من بين ثلاثة أسماء مُحتملة. ^{[ ٣ ]} تُستخدم البروتينات المُغلفة، مثل الكلاثرين، لبناء حويصلات صغيرة لنقل الجزيئات داخل الخلايا. تُمكّن عملية الإدخال الخلوي والإخراج الخلوي للحويصلات الخلايا من التواصل، ونقل المغذيات، واستيراد مستقبلات الإشارات، والاستجابة المناعية بعد استكشاف البيئة خارج الخلوية، وتنظيف مخلفات الخلايا الناتجة عن التهاب الأنسجة. ويمكن للفيروسات ومسببات الأمراض الأخرى استغلال مسار الإدخال الخلوي للدخول إلى الخلية أثناء العدوى. ^{[ 4 ]}

يتكون هيكل الكلاثرين ثلاثي الأذرع من ثلاث سلاسل ثقيلة من الكلاثرين تتفاعل عند نهاياتها الكربوكسيلية ؛ ترتبط كل سلسلة ثقيلة، التي يبلغ وزنها الجزيئي حوالي 190 كيلو دالتون، بسلسلة خفيفة، يبلغ وزنها الجزيئي حوالي 25 كيلو دالتون، مرتبطة بها بإحكام. تُشكل السلاسل الثقيلة الثلاث الهيكل الأساسي لشبكة الكلاثرين، بينما يُعتقد أن السلاسل الخفيفة الثلاث تُنظم تكوين وتفكيك هذه الشبكة. يوجد نوعان من السلاسل الخفيفة للكلاثرين، يُشار إليهما بالرمزين a و b. توجد السلسلة الثقيلة الرئيسية للكلاثرين، الموجودة على الكروموسوم 17 في الإنسان، في جميع الخلايا. أما جين السلسلة الثقيلة الثاني للكلاثرين، الموجود على الكروموسوم 22 ، فيُعبر عنه في العضلات. ^{[ 5 ]}

غالبًا ما يُوصف السلسلة الثقيلة للكلثرين بأنها ساق، تتكون من نطاقات فرعية، تمثل القدم ( النطاق الطرفي الأميني )، تليها الكاحل، ثم الساق البعيدة، ثم الركبة، ثم الساق القريبة، وأخيرًا نطاق التجميع الثلاثي. يتكون النطاق الطرفي الأميني من بنية حلزونية بيتا سباعية الشفرات. أما النطاقات الأخرى فتشكل حلزونًا فائقًا من حلزونات ألفا قصيرة. وقد حُدد هذا التركيب في الأصل من بنية نطاق الساق القريبة، والذي يتكون من وحدة هيكلية أصغر تُعرف باسم أنماط تكرار السلسلة الثقيلة للكلثرين. ترتبط السلاسل الخفيفة بشكل أساسي بجزء الساق القريبة من السلسلة الثقيلة، مع بعض التفاعل بالقرب من نطاق التجميع الثلاثي. تحتوي بنية بيتا الحلزونية في "قدم" الكلثرين على مواقع ارتباط متعددة للتفاعل مع بروتينات أخرى. ^{[ 5 ]}

قفص الكلاثرين مع وحدة ثلاثية الهيكل واحدة مُظللة باللون الأزرق. تم إنشاء خريطة المجهر الإلكتروني فائق البرودة EMD_5119 باستخدام برنامج UCSF Chimera، وتم تمييز وحدة ثلاثية الهيكل واحدة من الكلاثرين.

يحتوي كل قفص على 12 خماسيًا. المعطف الصغير (يسار) يحتوي على 4 سداسيات وتناظر رباعي الأوجه كما في رباعي الأوجه ثلاثي الأضلاع المقطوع. البرميل السداسي (وسط) يحتوي على 8 سداسيات وتناظر D6. كرة القدم (يمين) تحتوي على 20 سداسيًا وتناظر عشريني الأوجه كما في عشريني الأوجه المقطوع.

عندما تتجمع ثلاثيات السطوح في المحلول، تتفاعل بمرونة كافية لتشكيل حلقات سداسية ( هيكساغونات ) تُنتج شبكة مسطحة، أو حلقات خماسية ( بينتاغونات ) ضرورية لتشكيل شبكة منحنية. وعندما تتصل العديد من ثلاثيات السطوح، تُشكل بنية شبيهة بالسلة. البنية الموضحة تتكون من 36 ثلاثية سطوح، إحداها مُوضحة باللون الأزرق. ومن التجمعات الشائعة الأخرى المجسم العشري الوجوه المبتور . ولتغليف حويصلة، يجب أن تحتوي الشبكة على 12 خماسي سطوح بالضبط.

في الخلية، يرتبط هيكل الكلاثرين ثلاثي الأذرع في السيتوبلازم ببروتين مُحَوِّل مرتبط بالغشاء، رابطًا أحد أطرافه الثلاثة بالغشاء في كل مرة. لا يستطيع الكلاثرين الارتباط بالغشاء أو الحمولة مباشرةً، بل يستخدم بروتينات مُحَوِّلة للقيام بذلك. يرتبط هذا الهيكل ثلاثي الأذرع بهياكل ثلاثية الأذرع أخرى مرتبطة بالغشاء لتشكيل شبكة دائرية من السداسيات والخماسيات، تُشبه ألواح كرة القدم، تسحب الغشاء إلى برعم. من خلال بناء تركيبات مختلفة من الحلقات الخماسية والسداسية، يمكن تجميع حويصلات بأحجام مختلفة. أصغر قفص كلاثرين يُصوَّر عادةً، والذي يُسمى "الغطاء المصغر"، يحتوي على 12 خماسيًا وسداسيين فقط. حتى الأقفاص الأصغر حجمًا التي لا تحتوي على أي سداسيات ربما لا تتشكل من البروتين الأصلي، لأن أطراف الهياكل ثلاثية الأذرع ضخمة جدًا. ^{[ 6 ]}

يؤدي الكلاثرين دورًا في تشكيل الحويصلات الكروية في السيتوبلازم لنقل المواد داخل الخلايا. تقوم الحويصلات المغلفة بالكلاثرين (CCVs) بفرز المواد بشكل انتقائي عند غشاء الخلية ، وشبكة غولجي ، والحجيرات الإندوسومية ، وذلك لتوفير مسارات نقل متعددة عبر الغشاء. بعد انفصال الحويصلة عن السيتوبلازم، يتفكك الغلاف بسرعة، مما يسمح بإعادة تدوير الكلاثرين أثناء نقل الحويصلة إلى مواقع مختلفة.

تُعدّ جزيئات المُهايئ مسؤولة عن التجميع الذاتي والتجنيد. ومن الأمثلة على بروتينات المُهايئ AP180 ^{[ 7 ]} والإبسين ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} . يُستخدم AP180 في تكوين الحويصلات المشبكية ، حيث يقوم بتجنيد الكلاثرين إلى الأغشية ويُعزز بلمرته. كما يقوم الإبسين بتجنيد الكلاثرين إلى الأغشية ويُعزز بلمرته، ويُمكنه أيضًا المساعدة في تشويه الغشاء، وبالتالي يُمكن للحويصلات المُغطاة بالكلاثرين أن تتبرعم. في الخلية، يرتبط جسم ثلاثي الأذرع عائم في السيتوبلازم ببروتين مُهايئ، رابطًا أحد أطرافه بالغشاء في كل مرة. يرتبط طرف الجسم ثلاثي الأذرع بأطراف أخرى مُرتبطة بالغشاء لتشكيل شبكة متعددة الأوجه، وهي قاعدة الجسم ثلاثي الأذرع، التي تسحب الغشاء إلى برعم. لا يرتبط الطرف مباشرةً بالغشاء، بل يرتبط ببروتينات المُهايئ التي تتعرف على الجزيئات الموجودة على سطح الغشاء.

يؤدي الكلاثرين وظيفة أخرى إلى جانب تغليف العضيات . ففي الخلايا غير المنقسمة، يتشكل الحويصل المغلف بالكلاثرين باستمرار. ويتوقف تشكل هذه الحويصلات في الخلايا التي تخضع للانقسام المتساوي . خلال الانقسام المتساوي، يرتبط الكلاثرين بجهاز المغزل ، في مركب مع بروتينين آخرين: TACC3 و ch-TOG/ CKAP5 . يساعد الكلاثرين في اصطفاف الكروموسومات عن طريق تثبيت ألياف الكينيتوكور للمغزل الانقسامي . يشكل النطاق الأميني الطرفي للسلسلة الثقيلة من الكلاثرين ونطاق TACC الخاص بـ TACC3 سطح ارتباط الأنيبيبات الدقيقة لمركب TACC3/ch-TOG/clathrin ليرتبط بالمغزل الانقسامي . يتطلب تثبيت ألياف الكينيتوكور البنية الثلاثية للكلاثرين لربط الأنيبيبات الدقيقة. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

تُنظّم عملية الإدخال الخلوي بوساطة الكلاثرين (CME) العديد من العمليات الفيزيولوجية الخلوية، مثل استيعاب عوامل النمو والمستقبلات، ودخول مسببات الأمراض، والنقل المشبكي. يُعتقد أن الكائنات الغازية تستخدم مسار المغذيات للوصول إلى آليات تكاثر الخلية. تعمل جزيئات إشارة معينة على فتح مسار المغذيات. ^{[ 1 ]} يُمكن لمركبين كيميائيين يُسميان Pitstop 1 وPitstop 2، وهما مثبطان انتقائيان للكلاثرين، التدخل في النشاط المرضي، وبالتالي حماية الخلايا من الغزو. يعمل هذان المركبان على حجب ارتباط الربيطة الإدخالية بشكل انتقائي مع النطاق الطرفي للكلاثرين في المختبر. ^{[ 14 ]} ومع ذلك، فقد تم التشكيك في خصوصية هذين المركبين في حجب الإدخال الخلوي بوساطة الكلاثرين. ^{[ 15 ]} ولكن في دراسات لاحقة، تم التحقق من خصوصية Pitstop 2 باعتبارها تعتمد على الكلاثرين. ^{[ 16 ]}

• التكيف
• تشكيل الغطاء
• هجرة الخلايا
• دينامين

• MBInfo - الإدخال الخلوي بوساطة الكلاثرين
• فئة الزخارف الخطية لمورد حقيقيات النوى LIG_Clathr_ClatBox_1
• مورد الزخارف الخطية حقيقية النواة، فئة الزخارف LIG_Clathr_ClatBox_2
• بنية الكلاثرين
• ديناميكيات الأغشية
• مكتبة الصور والفيديوهات الخاصة بديناميكيات الكلاثرين التابعة للجمعية الأمريكية لبيولوجيا الخلية