MIOZIN: ZNAČILNOSTI, STRUKTURA, VRSTE IN DELOVANJE - BIOLOGIJA - 2026

Miozin je molekularna motorja, proteinski, se lahko giblje na aktin filamentov v citosol. Energija, ki poganja gibanje miozina, izvira iz hidrolize ATP. Zaradi tega je miozin pogosto opredeljen kot mehanokemični encim.

V evkariontih je miozin zelo bogat protein. Obstajajo različni razredi miozina, ki jih kodira družina genov. V kvasovkah ločimo 5 razredov, pri sesalcih pa jih je opisano desetine.

Vir: David Richfield (Uporabnik: Slashme) Ko uporabite to sliko v zunanjih delih, jo je mogoče navesti na naslednji način: Richfield, David (2014). "Medicinska galerija Davida Richfielda". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.009. ISSN 2002-4436.

Myosin ima najrazličnejše funkcije. Miozin I skupaj z aktinom sodeluje pri gibanju keratocitov.

Miozin II zagotavlja togost plazemski membrani, sodeluje pri citokinezi in krčenju mišic. Oba miozina I in II sodelujeta s celično migracijo. Miozini I in V izvajajo transport veziklov vzdolž aktinskih filamentov.

Struktura

V elektronskih mikrografih ima tipična struktura miozinskih izoform tri domene: glava, vrat in rep. S hidrolizo s kimotripsinom dobimo segment, ki ga sestavljajo glava in vrat, imenovan težki meromiozin (HMM), in repni segment, imenovan lahki meromiozin (LMM).

Glavna domena je N-terminalni konec težke verige, repna domena pa C-terminalni konec lahke verige.

Razredi miozina se lahko razlikujejo po številu polipeptidnih verig, ki ga sestavljajo, ter številčnosti in razredu lahke verige, ki je pritrjena na vratu.

Miozin I ima polipeptidno verigo, ki tvori glavo in njen rep nima alfa-spiralnih predelov. Medtem ko imata miozina I in V dve polipeptidni verigi in zato tvorita dve glavi in ​​rep, v katerem so alfa-spiralne verige zvite, da tvorijo strukturo v obliki palice.

Miozini I in V imajo na lahkih verigah vezavna mesta za kalmodulin, ki uravnava in veže Ca ⁺² . Myosin I veže Ca ⁺² na lahke verige, vendar to počne na drugačen način kot kalmodulin.

značilnosti

Na mehanokemični ravni imajo miozini tri značilnosti, in sicer:

- Glava miozina je motorična domena, ki napreduje v ločenih korakih: Zveza miozinske glave v aktinsko filament, njen nagib in kasnejše ločevanje povzroči gibanje miozina. Ta postopek je cikličen in je odvisen od ATP.

- Spremembe konformacije: hidroliza molekule ATP je povezana z vsakim korakom miozinske molekule s stopnjami pomnoževanja in prenosa. To vključuje velike konformacijske spremembe miozina.

Prva stopnja amplifikacije nastane z izgubo gama-fosfatne skupine ATP, kar omogoča reorganizacijo strukturnih elementov na mestu, ki veže ATP. Ta preureditev je usklajena s strukturnimi spremembami na mestu, ki veže aktin.

Druga stopnja ojačanja vključuje sporočanje spremembe konformacije na aktivnem mestu strukturnim komponentam karboksilnega terminala.

- Usmerjenost: Ugotovljeno je, da ima miozine polarnost ali obratno smer proti (+) koncu aktinskega filamenta. Ta ugotovitev izhaja iz poskusov zdrsavanja aktinonskih filamentov z uporabo fluorescenčnega svetlobnega mikroskopa.

Lastnosti

Miozin skupaj z aktinom med drugimi funkcijami sodeluje pri krčenju mišic, celičnem adheziji, citokinezi, utrjevanju kortikalnih membran in premikanju nekaterih veziklov.

Okvare miozina lahko povzročijo patološka stanja. Napake na miozinih I in V so na primer povezane z miopatijami miozinov in motnjami pigmentacije (Griscellijev sindrom). Ker motnje v izoformah miozina VI povzročajo izgubo sluha.

Krčenje mišic

Funkcionalna in strukturna enota skeletne mišice je sarcomere. Med krčenjem mišic dolžina sarkomera doseže 30% njegove prvotne dolžine.

Sarcomere sestavljajo debele miozinske nitke in tanke aktinske nitke, ki so organizirane na zapleten način. Na splošno so glave miozina nameščene na distalnih koncih nitke in njihovih repov proti središču sarcomere, organizacija pa je bipolarna.

Da pride do krčenja mišic, se morajo glave miozina na nasprotnih koncih premikati proti disku Z ali (+) koncu nitke. Ker je organizacija debelih filamentov bipolarna, pride do drsanja tankih nitk na debelih nitkah, ki jih poganja ATP.

Izpodrivna sila se pojavi, ker sto glav miozina iz debele nitke posega v tanko nitko.

Citokineza

Med mitozo, ko se mikrotubule na vreteno ločijo, aktin in miozin II tvorita kontraktilni obroč na ekvatorju celice. Ta obroč se skrči, zmanjša se njegov premer in deli celico na dva dela.

Utrjevanje kortikalnih membran

V mutiranih celicah, ki jim primanjkuje miozina II, se plazemska membrana zlahka deformira, ko se uporabi zunanja sila. To se zgodi, ker miozin II zagotavlja agregacijsko silo beljakovinam plazemske membrane.

Celični oprijem

V epitelijskem tkivu se v bližini plazemske membrane nahajajo kontraktilni snopi aktina in miozina II in tvorijo krožni pas, ki obdaja notranjo površino celice. Ta krožni pas določa obliko celice in vzdržuje vez med celicami.

Do stika med celicami pride s povezavo krožnega pasu s celičnimi adhezijskimi molekuli s pomočjo sindikalnih proteinov.

Izmikanje nekaterih veziklov

Eksperimentalni dokazi razkrivajo, da miozin V izvaja membranski transport od Golgijevega aparata do oboda celice. Nekateri dokazi so:

- V celicah živčnega tkiva smo z imunofluorescenco astrocitov ugotovili, da se miozin V nahaja poleg Golgijev.

- V kvasovkah mutacije gena miozina V motijo ​​izločanje beljakovin in posledično se beljakovine kopičijo v citosolu.

- Izoforme miozina I so odgovorne za transport vakuolov proti celični membrani. Z uporabo specifičnih protiteles proti izoformam miozina I smo ugotovili, da se ti izoformi nahajata v različnih delih celice.

Na primer, ko je živa ameba označena s protitelesom proti miozinu IC, se transport vakuole do membrane ustavi. Zaradi tega se vakuola razširi in celica poči.

Bolezni, povezane z miozinom

Miozini in izguba sluha

Obstajajo številni geni in mutacije, ki povzročajo izgubo sluha. Ta bolezen je pogosto monogenetska.

Nekonvencionalne mutacije miozina z eno ali dvema glavama miozina vplivajo na delovanje notranjega ušesa. Nekatere mutirane miozinske izoforme so miozin IIIA, miozin VIIA in miozin XVA. Nedavno so v miozinu VI odkrili dve mutaciji.

Mutacije v miozinu VI so c.897G> T in p.926Q. Prva mutacija vpliva na območje, ki deluje z aktivnim mestom, imenovano stikalo I. Homozigoti zaradi mutacije pojavijo fenotip že zgodaj, kar povzroči hude učinke.

Druga mutacija vpliva na območje nabitih ostankov v alfa vijačnici v repu miozina VI. Ta regija je pomembna za proksimalno motorizacijo in vpliva na stereo-ciliarno funkcijo miozina VI.

Druga mutacija je p.Asn207Ser, ki proizvaja motor, ki ne more proizvajati sile. To je zato, ker je Asn 207 aminokislinski ostanek aktivnega mesta, katerega funkcija je vezava in hidroliza ATP.

Mutacija p.Arg657Trp povzroči izgubo funkcije miozina VI. Ostanek Arg je vključen v konformacijske spremembe, ki povezujejo hidrolizo s premikom miozina.

Miozin X in rak

Miozin X (Myo10) je nekonvencionalen miozin, ki se izraža v možganih, endoteliju in številnih epitelijah. Med metastazami raka delujejo mio10 in trije razredi projekcij, ki temeljijo na aktinu (filopodija, invadopodija in projekcije, podobne filopodiji).

Invazivne rakave celice imajo veliko število filopodij in izražajo visoko stopnjo fascine. Ta protein povzroča navzkrižne vezi med aktinsko nitkami. Da bi se izognili primarnemu tumorju, nastanejo invadopodia, bogata s proteolitično aktivnostjo, ki prebavi okoliški zunajcelični matriks.

Ko celice dosežejo zunajcelični matriks, filopodiji podobne projekcije pomagajo razpršiti in kolonizirati. Visoka raven Myo10 kaže na veliko agresivnost in metastaze pri raku dojke.

MyoX utišanje povzroči izgubo metastatskega značaja celic, ki ne morejo oblikovati projekcij, ki temeljijo na aktinu. Vse te projekcije imajo adhezije na osnovi integrina, ki jih Myo10 nosi znotraj filopodija.

MyoX sodeluje pri tvorbi centrosoma. Odsotnost MyoX ugodno oblikuje večpolarna vretena. MyoX sodeluje tudi pri signalizaciji v rakavih celicah. Na primer, MyoX aktivira 3,4,5, -inositol trifosfat (PIP3).

Reference

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., et al. 2007. Molekularna biologija celice. Garland Science, New York.
2. Brownstein, Z., Abu-Rayyan, A., Karfunkel-Doron, D., Sirigu, S., Davido, B., Shohat, M., Frydman, M., Houdusse, A., Kanaan, M., Avraham , K. 2014. Nove mutacije miozina za dedno izgubo sluha, razkrito s ciljanim genskim zajemom in množičnim vzporednim zaporedjem. Evropski časopis za človeško genetiko, 22: 768-775.
3. Courson, DS in Cheney, RE 2015. Myosin-X in bolezen. Eksperimentalne celične raziskave, 334: 10-15.
4. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Celična in molekularna biologija. Uredništvo Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogota, Caracas, Madrid, Mehika, Sāo Paulo.
5. Schliwa, M. in Woehlke, G. 2003. Molekularni motorji. Narava, 422: 759-765.
6. Vale, RD 2003. Molekularno motorno orodje za znotrajcelični transport. Celica, 112: 467-480.