MIOZINAS: SAVYBĖS, STRUKTŪRA, TIPAI IR FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Miozinas yra molekulinis variklis, baltyminis, galėtų pereiti aktino gijų citozolyje. Miozino judėjimą skatinanti energija gaunama iš ATP hidrolizės. Dėl šios priežasties miozinas dažnai apibūdinamas kaip mechanocheminis fermentas.

Eukariotuose miozinas yra labai gausus baltymas. Yra skirtingos miozino klasės, kurias koduoja genų šeima. Mielėse išskiriamos 5 klasės, o žinduoliuose aprašyta dešimtys.

Šaltinis: Davidas Richfieldas (Naudotojas: Slashme) Naudojant šį vaizdą išoriniuose darbuose, jis gali būti cituojamas taip: Richfield, David (2014). „Davido Richfieldo medicinos galerija“. „WikiJournal of Medicine 1“ (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.009. ISSN 2002-4436.

Miozinas atlieka labai įvairias funkcijas. Miozinas I kartu su aktinu dalyvauja keratocitų judėjime.

Miozinas II suteikia plazminės membranos standumą, dalyvauja citokinezėje ir raumenų susitraukime. Tiek I, tiek II miozinai bendradarbiauja su ląstelių migracija. I ir V miozinai veža pūslelių transportavimą palei aktino gijas.

Struktūra

Elektronų mikrografuose tipinė miozino izoformų struktūra turi tris sritis: galvą, kaklą ir uodegą. Hidrolizuojant su chimotripsinu, gaunamas galvos ir kaklo segmentas, vadinamas sunkiu meromiozinu (HMM), ir uodegos segmentas, vadinamas lengvu meromiozinu (LMM).

Galvos sritis yra sunkiosios grandinės N-galinis galas, o uodegos sritis - lengvosios grandinės C-galinis galas.

Miozino klases galima diferencijuoti pagal jį sudarančių polipeptidų grandinių skaičių ir prie kaklo pritvirtintų lengvųjų grandinių gausą ir klasę.

Miozinas I turi polipeptidinę grandinę, sudarančią galvą, o jos uodegoje nėra alfa-spiralinių sričių. Nors miozinai I ir V turi dvi polipeptidines grandines, todėl sudaro dvi galvas ir uodegą, kuriose alfa-spiralinės grandinės susisuka į strypo pavidalo struktūrą.

I ir V miozinai turi rišamąsias kalodulino, reguliuojančio ir surišančio Ca ⁺² , vietas lengvose grandinėse. I miozinas jungia Ca ⁺² prie lengvųjų grandinių, tačiau tai daro kitaip, nei kalmodulinas.

charakteristikos

Mechaniškai cheminiame lygmenyje miozinai pasižymi trimis savybėmis, būtent:

- Miozino galva yra variklinė sritis, progresuojanti atskirais žingsniais: Miozino galvos sujungimas su aktino siūlu, jo polinkis ir vėlesnis atsiskyrimas sukelia miozino judėjimą. Šis procesas yra cikliškas ir priklauso nuo ATP.

- Konformacijos pokyčiai: ATP molekulės hidrolizė yra sujungiama su kiekvienu miozino molekulės žingsniu per amplifikacijos ir perdavimo lygį. Tai apima didelius miozino konformacinius pokyčius.

Pirmasis amplifikacijos lygis gaunamas praradus ATP gama-fosfato grupę, kuri leidžia pertvarkyti struktūrinius elementus ATP surišimo vietoje. Šis pertvarkymas derinamas su struktūros pokyčiais aktiną rišančioje vietoje.

Antrasis amplifikacijos lygis apima aktyviosios vietos konformacinių pokyčių ryšį su karboksilo terminalo struktūriniais komponentais.

- Kryptingumas: nustatyta, kad miozinai turi aktininės gijos (+) galo poliškumą arba atvirkštinį kryptingumą. Ši išvada padaryta atlikus aktino pluošto slydimo eksperimentus, naudojant fluorescencinį šviesos mikroskopą.

funkcijos

Miozinas kartu su aktinu, be kitų funkcijų, dalyvauja raumenų susitraukime, ląstelių adhezijoje, citokinezėje, sutvirtina žievės membranas ir kai kurių pūslelių poslinkį.

Miozino trūkumai gali sukelti patologines sąlygas. Pavyzdžiui, I ir V miozinų defektai yra atitinkamai susiję su miozino miopatijomis ir pigmentacijos sutrikimais (Griscelli sindromu). Tuo tarpu miozino VI izoformų sutrikimai sukelia klausos praradimą.

Raumenų susitraukimas

Skeleto raumenų funkcinis ir struktūrinis vienetas yra sarkometras. Raumenų susitraukimo metu sarkomenro ilgis siekia 30% jo pradinio ilgio.

Sarkomerus sudaro stori miozino siūlai ir ploni aktino siūlai, kurie organizuojami kompleksiškai. Paprastai miozino galvutės yra nutolusiuose siūlelio galuose ir jų uodegos yra link sarkomero centro, o organizacija yra bipolinė.

Kad raumenys susitrauktų, priešinguose galuose esantys miozino galvutės turi judėti link Z disko arba gijų (+) galo. Kadangi storoji gija yra bipolinė, plonųjų gijų slydimas ant storų gijų vyksta ATP dėka.

Poslinkio jėga atsiranda todėl, kad šimtai storo siūlelio miozino galvučių sąveikauja su plona gija.

Citokinezė

Mitozės metu, kai mikrotubulai prie veleno polių atsiskiria, aktinas ir miozinas II sudaro sutraukiamąjį žiedą ties ląstelės pusiauju. Šis žiedas susitraukia, sumažėja jo skersmuo ir padalijama ląstelė į dvi dalis.

Žievės membranų standinimas

Mutantinėse ląstelėse, kuriose trūksta miozino II, veikiant išorinei jėgai plazmos membrana lengvai deformuojasi. Taip atsitinka todėl, kad miozinas II suteikia agregacijos jėgą plazmos membranos baltymams.

Ląstelių sukibimas

Epiteliniame audinyje sutraukiamieji aktino ir miozino II pluoštai yra šalia plazminės membranos ir sudaro apvalią juostą, kuri supa vidinį ląstelės paviršių. Ši apvali juosta nustato ląstelės formą ir palaiko ryšį tarp ląstelių.

Ląstelių kontaktas įvyksta apskrito diržo sujungimu su ląstelės adhezijos molekulėmis sąjunginių baltymų pagalba.

Kai kurių pūslelių poslinkis

Eksperimentiniai duomenys rodo, kad miozinas V perneša membraną iš Golgi aparato į ląstelės periferiją. Keli įrodymai yra šie:

- Nervų audinių ląstelėse, atliekant astrocitų imunofluorescenciją, nustatyta, kad miozinas V yra šalia Golgi.

- Mielėse miozino V geno mutacijos sutrikdo baltymų sekreciją, todėl baltymai kaupiasi citozolyje.

- I miozino izoformos yra atsakingos už vakuolių gabenimą link ląstelės membranos. Naudojant specifinius antikūnus prieš miozino I izoformas, buvo nustatyta, kad šios izoformos yra skirtingose ​​ląstelės dalyse.

Pavyzdžiui, kai gyva ameba paženklinama antikūnu prieš miozino IC, vakuolės gabenimas į membraną sustabdomas. Dėl šios priežasties vakuolė plečiasi ir ląstelė sprogo.

Su miozinu susijusios ligos

Miozinai ir klausos praradimas

Yra daugybė genų ir mutacijų, kurios sukelia klausos praradimą. Ši liga dažnai būna monogenetinė.

Netradicinės miozino mutacijos, turinčios vieną ar dvi miozino galvas, turi įtakos vidinės ausies funkcijai. Kai kurios mutavusių miozino izoformos yra miozinas IIIA, miozinas VIIA ir miozinas XVA. Neseniai miozinui VI buvo atrastos dvi mutacijos.

Miozino VI mutacijos yra c.897G> T ir p.926Q. Pirmoji mutacija paveikia regioną, kuris sąveikauja su aktyvia vieta, vadinamą jungikliu I. Homosozinis mutacijos fenotipas pasireiškia anksti, sukeldamas sunkų poveikį.

Antroji mutacija paveikia krūvį turinčių likučių sritį alfa spiralėje miozino VI uodegoje. Ši sritis yra svarbi motorinės proksimalinės dimerizacijos metu ir daro įtaką miozino VI stereociliarinei funkcijai.

Kita mutacija yra p.Asn207Ser, sukurianti variklį, nesugebantį sukurti jėgos. Taip yra todėl, kad Asn 207 yra aktyviosios vietos aminorūgščių liekana, kurios funkcija yra ATP surišimas ir hidrolizė.

Dėl p.Arg657Trp mutacijos prarandama miozino VI funkcija. Argo liekana dalyvauja konformaciniuose pokyčiuose, kurie hidrolizuojasi po miozino judėjimo.

Miozinas X ir vėžys

Miozinas X (Myo10) yra netradicinis miozinas, kuris yra ekspresuojamas smegenyse, endotelyje ir daugelyje epitelių. „Myo10“ ir trys klasės, kurių pagrindą sudaro aktinas (filopodija, invadopodija ir panašios į filopodiją panašios projekcijos), veikia vėžio metastazių metu.

Invazinės vėžio ląstelės turi daugybę filopodijų ir išreiškia daug fascinos. Šis baltymas sukuria kryžminius ryšius tarp aktino gijų. Siekiant išvengti pirminio naviko, formuojasi invadopodija, pasižyminti proteolitiniu aktyvumu, kuris virškina aplinkinę tarpląstelinę matricą.

Kai ląstelės pasiekia tarpląstelinę matricą, į filopodiją panašios iškyšos padeda išsisklaidyti ir kolonizuoti. Aukštas Myo10 lygis rodo didelį agresyvumą ir metastazes sergant krūties vėžiu.

„MyoX“ nutildymas lemia metastazavusių ląstelių, kurios nesugeba sudaryti aktinu pagrįstų projekcijų, pobūdį. Visos šios projekcijos turi integrinų pagrindu sukurtą adheziją, kurią „Myo10“ nešioja filopodiumyje.

„MyoX“ dalyvauja formuojant centrosomą. „MyoX“ nebuvimas skatina daugiapolių suklų formavimąsi. „MyoX“ taip pat dalyvauja signalizuojant vėžines ląsteles. Pavyzdžiui, „MyoX“ aktyvina 3,4,5-inositolio trifosfatas (PIP3).

Nuorodos

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J. ir kt. 2007. Ląstelės molekulinė biologija. „Garland Science“, Niujorkas.
2. Brownstein, Z., Abu-Rayyan, A., Karfunkel-Doron, D., Sirigu, S., Davido, B., Shohat, M., Frydman, M., Houdusse, A., Kanaan, M., Avraham , K. 2014. Naujos miozino mutacijos paveldimam klausos praradimui, atskleistos tiksliniu genomo fiksavimu ir masiškai lygiagrečiu sekos nustatymu. Europos žmogaus genetikos žurnalas, 22: 768-775.
3. Courson, DS and Cheney, RE 2015. Myosin-X and Disease. Eksperimentiniai ląstelių tyrimai, 334: 10–15.
4. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Ląstelinė ir molekulinė biologija. Redakcija „Medica Panamericana“, Buenos Airės, Bogota, Karakasas, Madridas, Meksika, San Paulo.
5. Schliwa, M. ir Woehlke, G. 2003. Molekuliniai varikliai. Nature, 422: 759-765.
6. Vale, RD 2003. Molekulinio variklio priemonių rinkinys, skirtas viduląsteliniam transportui. Cell, 112: 467-480.