7.3. a-Кератины — фибриллярные белки, синтезируемые клетками эпидермиса

a-Кератины - это основной тип фибриллярных белков, из которых образуются наружные защитные покровы позвоночных. На их долю приходится почти весь сухой вес волос, шерсти, перьев, рогов, ногтей, когтей, игл, чешуи, копыт и черепашьего панцыря (см. рис. 5-1), а также значительная часть сухого веса наружного слоя кожи. -Кератины представляют собой целое семейство белков. Они, как правило, сходны по аминокислотному составу, содержат много остатков цистина и имеют одинаковое пространственное расположение полипептидных цепей.

Хотя волосы, перья, ногти и другие подобные им наружные образования можно было бы считать, исходя из их местоположения, внеклеточным материалом, на самом деле кератины синтезируются в клетках эпидермиса, из которого происходят и волосы, и перья, и ногти.

Рис. 7-3. Структура пера птицы. Хотя перья представляют собой почти чистый -кератин, их полипептидные цепи образуют исключительно сложные структуры, формирующиеся в процессе их развития в клетках эпидермиса. Перья отличаются прочностью и гибкостью; они обеспечивают защиту от неблагоприятных воздействий окружающей среды, а благодаря их пигментации в какой-то мере и от врагов. Однако прежде всего перья должны бьпь очень легкими. Для них характерна также микроскопическая адаптация к выполняемой ими биологической функции. Здесь показана фотография пера колибри, полученная при помощи сканирующего электронного микроскопа. От стержня пера отходят тысячи бородок, на каждой из которых имеется множесгво бородочек. Бородочки на конце пера снабжены крошечными крючочками, зацепляющими бородочки соседних перьев. Когда птица чисти 1 перья, она задевает клювом крючочки, в результате чего перья сходятся, как половинки застежки «молния», и все оперенье приобретает обтекаемую форму.

В клетках волос полипептидные цепи кератина сначала организуются в волокна, из которых затем формируются структуры наподобие каната или скрученного кабеля, заполняющие в конце концов все пространство клетки. Клетки волос становятся при этом уплощенными и наконец отмирают, а клеточные стенки образуют вокруг каждого волоса трубчатый чехол, называемый кутикулой. Ногти и перья, а также чешуя пресмыкающихся развиваются аналогичным образом, хотя они и представляют намного более сложные структуры (рис. 7-3).

-Кератин, особенно та его форма, которая встречается в составе волос и шерсти, сыграл очень важную роль в развитии наших представлений о структуре белков. Полипептидные цепи -кератина образуют длинные регулярно скрученные волокна, структуру которых можно исследовать методом рентгеноструктурного анализа; поэтому изучение -кератина и стало важнейшим этапом в создании наших сегодняшних представлений о значительно более сложных глобулярных белках.