Het cytoplasma bestaat uit organellen, een waterige oplossing die het cytosol wordt genoemd, en een raamwerk van skeleteiwitten die het cytoskelet worden genoemd. Het cytosol is een rijke soep van ionen, kleine organische moleculen zoals glucose en macromoleculen zoals eiwitten. Verschillende cellulaire processen, waaronder eiwitsynthese, vinden plaats in het cytoplasma.
De samenstelling van het cytosol bevordert de eiwitvouwing zodat hydrofobe aminozuurzijketens niet in aanraking komen met de waterige oplossing en zich binnen in de eiwitkern bevinden. Cellulaire stressoren zoals veroudering en veranderingen in pH, temperatuur of osmolariteit veroorzaken echter een verkeerde vouwing van eiwitten. Verkeerd gevouwen eiwitten kunnen aggregeren en onoplosbare afzettingen in het cytoplasma vormen. Onoplosbare eiwitaggregaten zijn betrokken bij neurodegeneratieve aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson en amyotrofische laterale sclerose.
Het eukaryotische cytoskelet bestaat uit drie soorten eiwitfilamenten: microtubuli, microfilamenten en intermediaire filamenten.
Microtubuli – het grootste type filament – bestaan uit het eiwit tubuline. Microtubuli zijn dynamische structuren die kunnen groeien of krimpen door tubulinemoleculen aan de uiteinden van hun strengen toe te voegen of te verwijderen. Ze zorgen voor structurele stabiliteit en maken een rails voor het transport van eiwitten en blaasjes in de cel. Bovendien spelen microtubuli een cruciale rol bij de celdeling door een raamwerk te bieden dat chromosomen naar tegenovergestelde uiteinden van de cel leidt.
Microfilamenten zijn het kleinste type cytoskeletfilamenten en zijn gemaakt van een eiwit dat actine wordt genoemd. Actinefilamenten kunnen snel worden geassembleerd en gedemonteerd. Ze maken snelle beweging mogelijk in eencellige organismen zoals amoeben of migratie van witte bloedcellen naar infectieplaatsen. In skeletspiercellen glijden actinefilamenten langs myosinefilamenten om spiercontractie te mediëren.
Intermediare filamenten zijn niet zo dynamisch als microtubuli of actinefilamenten. Ze bieden structurele ondersteuning en bestaan uit verschillende soorten eiwitten op basis van het specifieke celtype. Intermediare filamenten in haar en nagels bevatten bijvoorbeeld keratine, terwijl spiercellen desmins bevatten.
