MIOZĪNS: RAKSTUROJUMS, STRUKTŪRA, VEIDI UN FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Myosin ir molekulārais motors, olbaltumvielu, kas spēj pāriet uz aktīna pavedieniem citosolā. Enerģija, kas virza miozīna kustību, nāk no ATP hidrolīzes. Sakarā ar to miozīns bieži tiek definēts kā mehāniski ķīmisks enzīms.

Eikariotos miozīns ir ļoti bagātīgs proteīns. Ir dažādas miozīna klases, kuras kodē gēnu saime. Raugos izšķir 5 klases, savukārt zīdītājiem aprakstīti desmiti.

Avots: David Richfield (Lietotājs: Slashme) Izmantojot šo attēlu ārējos darbos, to var citēt šādi: Richfield, David (2014). "Deivida Ričfilda medicīnas galerija". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.009. ISSN 2002-4436.

Miozīnam ir ļoti dažādas funkcijas. Miozīns I kopā ar aktīnu piedalās keratocītu kustībā.

Miozīns II nodrošina plazmas membrānas stingrību, piedalās citokinēzē un muskuļu kontrakcijās. Gan miozīni I, gan II sadarbojas ar šūnu migrāciju. Miozīni I un V veic pūslīšu transportēšanu gar aktīna pavedieniem.

Uzbūve

Elektronu mikrogrāfijās miozīna izoformu tipiskajai struktūrai ir trīs domēni: galva, kakls un aste. Hidrolizējot ar himotripsīnu, iegūst segmentu, kas sastāv no galvas un kakla, ko sauc par smago meromiozīnu (HMM), un astes segmentu, ko sauc par vieglo meromiozīnu (LMM).

Galvas domēns ir smagās ķēdes N-gala gals, un astes domēns ir vieglās ķēdes C-gala gals.

Miozīna klases var atšķirt pēc polipeptīdu ķēžu skaita, kas to veido, un ar kaklu saistīto vieglo ķēžu pārpilnības un klases.

Miozīnam I ir polipeptīdu ķēde, kas veido galvu, un tās astei trūkst alfa-spirālveida reģionu. Kamēr miozīniem I un V ir divas polipeptīdu ķēdes, un tāpēc tie veido divas galvas un asti, kurā alfa-spirālveida ķēdes satītas, veidojot stienim līdzīgu struktūru.

Miozīniem I un V uz vieglajām ķēdēm ir saistīšanas vietas kalmodulīnam, kas regulē un saista Ca ⁺² . Miozīns I saistās Ca ⁺² ar vieglām ķēdēm, bet tas notiek savādāk nekā ar kalodulīnu.

raksturojums

Mehāniski ķīmiskajā līmenī miozīniem ir trīs īpašības, proti:

- Miozīna galva ir motora sfēra, kas virzās atsevišķos posmos: Miozīna galvas savienojums ar aktīna pavedienu, tā slīpums un sekojošā atdalīšana rada miozīna kustību. Šis process ir ciklisks un atkarīgs no ATP.

- Konformācijas izmaiņas: ATP molekulas hidrolīze tiek saistīta ar katru miozīna molekulas soli, veicot pastiprināšanas un pārnešanas līmeņus. Tas ietver lielas miozīna konformācijas izmaiņas.

Pirmais amplifikācijas līmenis tiek iegūts, zaudējot ATP gamma-fosfāta grupu, kas ļauj ATP saistīšanās vietā strukturālos elementus pārkārtot. Šī pārkārtošana tiek koordinēta ar strukturālām izmaiņām aktīna saistošajā vietā.

Otrais pastiprināšanas līmenis ietver konformācijas izmaiņu paziņošanu aktīvajā vietā ar karboksiltermināla strukturālajām sastāvdaļām.

- Virzība: Konstatēts, ka miozīniem ir polaritāte vai pretēja virziena virzienā uz aktīna pavediena (+) galu. Šis secinājums izriet no aktīna kvēldiega slīdēšanas eksperimentiem, izmantojot fluorescences gaismas mikroskopu.

Iespējas

Miozīns kopā ar aktīnu piedalās muskuļu kontrakcijās, šūnu adhēzijā, citokinēzē, kortikālās membrānas nostiprināšanā un dažu pūslīšu pārvietošanā, cita starpā.

Miozīna defekti var izraisīt patoloģiskus stāvokļus. Piemēram, I un V miozīnu defekti ir attiecīgi saistīti ar miozīnu miopātijām un pigmentācijas traucējumiem (Griscelli sindroms). Tā kā miozīna VI izoformu traucējumi izraisa dzirdes zudumu.

Muskuļu kontrakcijas

Skeleta muskuļa funkcionālā un strukturālā vienība ir sarkomenrs. Muskuļu kontrakcijas laikā sarkomenra garums sasniedz 30% no tā sākotnējā garuma.

Sarkomērus veido biezi miozīna pavedieni un plāni aktīna pavedieni, kas ir sakārtoti sarežģītā veidā. Parasti miozīna galvas atrodas kvēldiega distālajos galos un to astes virzienā uz sarkomenra centru, un organizācija ir bipolāra.

Lai notiktu muskuļu kontrakcija, miozīna galviņām pretējos galos jāvirzās uz Z disku vai kvēldiega (+) galu. Tā kā biezo pavedienu organizācija ir bipolāra, notiek plāno pavedienu slīdēšana uz bieziem pavedieniem, ko vada ATP.

Nobīdes spēks rodas tāpēc, ka simtiem bieza pavediena miozīna galvu mijiedarbojas ar plānu pavedienu.

Citokinēze

Mitozes laikā, kad mikrotubulas pie vārpstas poliem atdalās, aktīns un miozīns II šūnas ekvatorā veido saraušanās gredzenu. Šis gredzens saraujas, samazinot tā diametru un sadalot šūnu divās daļās.

Kortikālās membrānas stīvums

Mutantu šūnās, kurās trūkst miozīna II, pieliekot ārēju spēku, plazmas membrāna viegli deformējas. Tas notiek tāpēc, ka miozīns II nodrošina agregācijas spēku plazmas membrānas olbaltumvielām.

Šūnu saķere

Epitēlija audos aktīna un miozīna II kontraktilie saišķi atrodas plazmas membrānas tuvumā un veido apļveida jostu, kas ieskauj šūnu iekšējo virsmu. Šī apaļā josta nosaka šūnas formu un uztur saikni starp šūnām.

Kontakts starp šūnām notiek ar apļveida jostas savienojumu ar šūnas adhēzijas molekulām, izmantojot savienības proteīnus.

Dažu pūslīšu pārvietošana

Eksperimentālie pierādījumi atklāj, ka miozīns V veic membrānas transportēšanu no Golgi aparāta uz šūnas perifēriju. Daži pierādījumi ir:

- Nervu audu šūnās ar astrocītu imūnfluorescences palīdzību tika atklāts, ka miozīns V atrodas blakus Golgi.

- Raugā miozīna V gēna mutācijas izjauc olbaltumvielu sekrēciju un attiecīgi olbaltumvielas uzkrājas citosolā.

- I miozīna izoformas ir atbildīgas par vakuolu transportēšanu uz šūnu membrānu. Izmantojot specifiskas antivielas pret miozīna I izoformām, tika atklāts, ka šīs izoformas atrodas dažādās šūnas daļās.

Piemēram, ja dzīvā amēba tiek marķēta ar antivielu pret miozīna IC, tiek apturēta vakuolas transportēšana uz membrānu. Sakarā ar to vakuols izplešas un šūna pārsprāgst.

Ar miozīnu saistītas slimības

Miozīni un dzirdes zudums

Ir daudz gēnu un mutāciju, kas izraisa dzirdes zudumu. Šī slimība bieži ir monoģenētiska.

Netradicionālas miozīna mutācijas ar vienu vai divām miozīna galvām ietekmē iekšējās auss darbību. Dažas mutācijas miozīna izoformas ir miozīns IIIA, miozīns VIIA un miozīns XVA. Nesen miozīnā VI tika atklātas divas mutācijas.

Miozīna VI mutācijas ir c.897G> T un p.926Q. Pirmā mutācija ietekmē reģionu, kas mijiedarbojas ar aktīvo vietu, ko sauc par Switch I. Homozigotai mutācijai fenomens parādās agri, izraisot smagas sekas.

Otrā mutācija ietekmē lādētu atlikumu reģionu alfa spirālē miozīna VI astē. Šis reģions ir svarīgs motora proksimālajā dimerizācijā un ietekmē miozīna VI stereociliāro funkciju.

Vēl viena mutācija ir p.Asn207Ser, kas rada motoru, kas nav spējīgs radīt spēku. Tas ir tāpēc, ka Asn 207 ir aktīvās vietas aminoskābju atlikums, kura funkcija ir ATP saistīšana un hidrolīze.

P.Arg657Trp mutācijas rezultātā tiek zaudēta miozīna VI funkcija. Arg atlikums ir iesaistīts konformācijas izmaiņās, kas hidrolīzi savieno ar miozīna kustību.

Miozīns X un vēzis

Miozīns X (Myo10) ir netradicionāls miozīns, kas tiek izteikts smadzenēs, endotēlijā un daudzās epitēlijās. Myo10 un trīs klases uz aktīniem balstītas projekcijas (filopodija, invadopodija un filopodijai līdzīgas projekcijas) darbojas vēža metastāžu laikā.

Invazīvām vēža šūnām ir liels skaits filopodiju un tās izsaka augstu fascīnas līmeni. Šis proteīns veido krusteniskās saites starp aktīna pavedieniem. Lai izvairītos no primārā audzēja, veidojas invadopodija, bagāta ar proteolītisko aktivitāti, kas sagremo apkārtējo ārpusšūnu matricu.

Kad šūnas sasniedz ārpusšūnu matricu, filopodijai līdzīgās projekcijas palīdz izkliedēties un kolonizēt. Augsts Myo10 līmenis norāda uz augstu agresivitāti un metastāzēm krūts vēža gadījumā.

MyoX klusināšana rada metastātiska rakstura zaudējumu šūnām, kuras nespēj veidot projekcijas uz aktīna bāzes. Visām šīm projekcijām piemīt adhēzijas uz integrīna bāzes, kuras Myo10 pārvadā filopodijā.

MyoX ir iesaistīts centrosomas veidošanā. MyoX neesamība veicina daudzpolāru vārpstu veidošanos. MyoX ir iesaistīts arī signalizācijā vēža šūnās. Piemēram, MyoX aktivizē 3,4,5-inositola trifosfāts (PIP3).

Atsauces

1. Alberts, B., Džonsons, A., Lūiss, J., et al. 2007. Šūnas molekulārā bioloģija. Garland Science, Ņujorka.
2. Brownstein, Z., Abu-Rayyan, A., Karfunkel-Doron, D., Sirigu, S., Davido, B., Shohat, M., Frydman, M., Houdusse, A., Kanaan, M., Avraham , K. 2014. Jaunās miozīnu mutācijas iedzimtam dzirdes zudumam, kas atklātas ar mērķtiecīgu genoma uztveršanu un masveidā paralēlu sekvencēšanu. Eiropas Cilvēka ģenētikas žurnāls, 22: 768-775.
3. Courson, DS and Cheney, RE 2015. Myosin-X and Disease. Šūnu eksperimentālā izpēte, 334: 10–15.
4. Lodish, H., Berks, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Šūnu un molekulārā bioloģija. Redakcija Medica Panamericana, Buenosairesa, Bogota, Karakasa, Madride, Meksika, Sāo Paulo.
5. Schliwa, M. un Woehlke, G. 2003. Molekulārie motori. Daba, 422: 759-765.
6. Vale, RD 2003. Molekulārā motora instrumentu komplekts intracelulārajam transportam. Cell, 112: 467-480.