MYOSIN: EGENSKABER, STRUKTUR, TYPER OG FUNKTION - BIOLOGI - 2025

Den myosin er en molekylær motor, proteinholdigt, i stand til at bevæge sig på actinfilamenter i cytosolen. Energien, der driver bevægelsen af ​​myosin, kommer fra hydrolyse af ATP. På grund af dette defineres myosin ofte som et mekano-kemisk enzym.

I eukaryoter er myosin et meget rigeligt protein. Der er forskellige klasser af myosin, som kodes af en familie af gener. I gær adskiller man 5 klasser, mens i pattedyr er snesevis blevet beskrevet.

Kilde: David Richfield (Bruger: Slashme) Når du bruger dette billede i eksterne værker, kan det nævnes som følger: Richfield, David (2014). "Medicinsk galleri af David Richfield". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.009. ISSN 2002-4436.

Myosin har en lang række funktioner. Myosin Jeg deltager sammen med actin i bevægelsen af ​​keratocytter.

Myosin II giver stivhed til plasmamembranen, deltager i cytokinesis og muskelsammentrækning. Både myosiner I og II samarbejder med cellemigration. Myosiner I og V udfører vesikeltransport langs actinfilamenter.

Struktur

I elektronmikrografer har den typiske struktur af myosin-isoformer tre domæner: hoved, hals og hale. Ved hydrolyse med chymotrypsin opnås et segment bestående af hoved og hals, kaldet tung meromyosin (HMM), og et halesegment, kaldet let meromyosin (LMM).

Hoveddomænet er den N-terminale ende af den tunge kæde, og haledomænet er den C-terminale ende af den lette kæde.

Myosins klasser kan differentieres med antallet af polypeptidkæder, der sammensætter det, og forekomsten og klassen af ​​let kæde fastgjort til nakken.

Myosin I har en polypeptidkæde, der danner et hoved, og dens hale mangler alfa-heliske regioner. Mens myosiner I og V har to polypeptidkæder og danner derfor to hoveder og en hale, i hvilken de alfahelikoniske kæder hvirles sammen for at danne en stavlignende struktur.

Myosins I og V har bindingssteder for calmodulin, der regulerer og binder Ca ⁺², på lette kæder. Myosin I binder Ca ⁺² til lette kæder, men det gør det på en anden måde end calmodulin.

egenskaber

På det mekanokemiske niveau har myosiner tre karakteristika, nemlig:

- Myosinhovedet er det motoriske domæne, der går videre i diskrete trin: Myosinhovedets forening til et aktintråd, dets hældning og efterfølgende adskillelse producerer myosins bevægelse. Denne proces er cyklisk og afhænger af ATP.

- Konformation ændringer: hydrolysen af ​​et ATP-molekyle kobles til hvert trin i et myosinmolekyle gennem niveauer af amplifikation og transmission. Dette involverer store konformationelle ændringer i myosin.

Det første amplifikationsniveau produceres ved tabet af gamma-phosphatgruppen af ​​ATP, som tillader en omorganisering af de strukturelle elementer i ATP-bindingsstedet. Denne omarrangering koordineres med strukturelle ændringer i det aktinbindende sted.

Det andet amplifikationsniveau involverer kommunikationen af ​​den konformationelle ændring i det aktive sted til strukturelle komponenter i carboxylterminalen.

- Retningslinje: myosiner har vist sig at have en polaritet eller omvendt retningsmæssighed mod (+) enden af ​​aktinfilamentet. Denne konklusion kommer fra eksperimenter med glidning af aktinfilament ved anvendelse af lysmikroskop af fluorescens.

Funktioner

Myosin deltager sammen med actin i muskelkontraktion, celleadhæsion, cytokinesis, afstivelse af kortikale membraner og forskydning af nogle vesikler, blandt andre funktioner.

Defekter i myosin kan give patologiske tilstande. For eksempel er defekter i myosiner I og V hhv. Relateret til myosin-myopatier og pigmenteringsforstyrrelser (Griscelli syndrom). Mens sygdomme i myosin VI-isoformer forårsager høretab.

Muskelsammentrækning

Den funktionelle og strukturelle enhed af knoglemuskler er sarkomeren. Under muskelsammentrækning når længden af ​​sarkomeren 30% af sin oprindelige længde.

Sarcomerer består af tykke myosinfilamenter og tynde actinfilamenter, der er organiseret på en kompleks måde. Generelt er myosinhovederne placeret i de distale ender af glødetråden og deres haler mod midten af ​​sarkomeren, og organisationen er bipolær.

For at muskelkontraktion skal finde sted, skal myosinhovederne i modsatte ender bevæge sig mod Z-disken eller (+) enden af ​​filamentet. Fordi organiseringen af ​​de tykke filamenter er bipolær, sker glidningen af ​​de tynde filamenter på de tykke filamenter, drevet af ATP.

Fortrængningskraften forekommer, fordi hundreder af myosinhoveder, af et tykt filament, interagerer med et tynd filament.

cytokinese

Under mikrose, når mikrotubulierne ved spindelstængerne adskilles, danner actin og myosin II en kontraktil ring ved ekvatoren i cellen. Denne ring sammentrækkes, formindskes dens diameter og deler cellen i to dele.

Afstivning af kortikale membraner

I mutante celler, der mangler myosin II, deformeres plasmamembranen let, når en ekstern kraft påføres. Dette sker, fordi myosin II tilvejebringer aggregeringskraft til proteinerne i plasmamembranen.

Celle vedhæftning

I epitelvæv er de kontraktile bundter af actin og myosin II placeret i nærheden af ​​plasmamembranen og danner en cirkulær bånd, der omgiver den indre celleoverflade. Denne cirkulære bælte bestemmer cellens form og opretholder bindingen mellem celler.

Kontakten mellem celler sker ved sammenbinding af det cirkulære bælte til de cellulære adhæsionsmolekyler ved hjælp af unionsproteiner.

Fortrængning af nogle vesikler

Eksperimentelt bevis afslører, at myosin V udfører membrantransport fra Golgi-apparatet til periferien af ​​cellen. Nogle bevis er:

- I nervevævceller blev det ved astrocyttimmunfluorescens fundet, at myosin V er placeret ved siden af ​​Golgi.

- I gær forstyrrer mutationer i myosin V-genet proteinsekretion, og proteiner akkumuleres følgelig i cytosolen.

- Isoformerne af myosin I er ansvarlige for transporten af ​​vakuoler mod cellemembranen. Under anvendelse af specifikke antistoffer mod isoformer af myosin I viste det sig, at disse isoformer er lokaliseret i forskellige dele af cellen.

For eksempel, når en levende amøbe er mærket med et antistof mod myosin IC, standses transporten af ​​vakuolen til membranen. På grund af dette udvides vakuolen, og cellen brister.

Myosin-relaterede sygdomme

Myosiner og høretab

Der er adskillige gener og mutationer, der forårsager høretab. Denne sygdom er ofte monogenetisk.

Ukonventionelle myosinmutationer med et eller to myosinhoveder påvirker det indre øres funktion. Nogle af de muterede myosinisoformer er myosin IIIA, myosin VIIA og myosin XVA. For nylig blev der opdaget to mutationer i myosin VI.

Mutationer i myosin VI er c.897G> T og s.926Q. Den første mutation påvirker et område, der interagerer med det aktive sted, kaldet switch I. Homozygot for mutationen udviser fænotypen tidligt og forårsager alvorlige effekter.

Den anden mutation påvirker et område med ladede rester i en alfa-helix i halen af ​​myosin VI. Dette område er vigtigt for proksimal motorisk dimerisering og påvirker den stereo-ciliære funktion af myosin VI.

En anden mutation er p.Asn207Ser, der producerer en motor, der ikke er i stand til at producere kraft. Dette skyldes, at Asn 207 er en aminosyrerest på det aktive sted, hvis funktion er bindingen og hydrolysen af ​​ATP.

P.Arg657Trp-mutationen resulterer i tab af myosin VI-funktion. Arg-resten er involveret i de konformationelle ændringer, der kobler hydrolyse til bevægelse af myosin.

Myosin X og kræft

Myosin X (Myo10) er en ukonventionel myosin, der udtrykkes i hjernen, endotelet og mange epithelia. Myo10 og tre klasser af actinbaserede fremskrivninger (filopodia, invadopodia og filopodia-lignende projektioner) fungerer under kræftmetastase.

Invasive kræftceller har et stort antal filopodia og udtrykker høje niveauer af fascina. Dette protein fremstiller tværbindinger mellem actinfilamenter. For at undslippe den primære tumor dannes invadopodia, der er rig på proteolytisk aktivitet, som fordøjer den omgivende ekstracellulære matrix.

Når cellerne når den ekstracellulære matrix, hjælper de filopodia-lignende fremspring med at sprede og kolonisere. Høje niveauer af Myo10 indikerer høj aggressivitet og metastase i brystkræft.

MyoX-lyddæmpning producerer tab af metastatisk karakter af celler, som ikke er i stand til at danne actinbaserede fremskrivninger. Alle disse fremspring har integrinbaserede vedhæftninger, der bæres af Myo10 inden for filopodium.

MyoX er involveret i dannelsen af ​​centrosomet. Fraværet af MyoX favoriserer dannelsen af ​​multipolære spindler. MyoX er også involveret i signalering i kræftceller. For eksempel aktiveres MyoX af 3,4,5-inositol-triphosphat (PIP3).

Referencer

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., et al. 2007. Cellens molekylærbiologi. 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. Nye myosinmutationer for arveligt hørselstab afsløret ved målrettet genomisk indfangning og massivt parallel sekventering. European Journal of Human Genetics, 22: 768-775.
3. Courson, DS og Cheney, RE 2015. Myosin-X og sygdom. Eksperimentel celleforskning, 334: 10-15.
4. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Cellular and molecular biology. Redaktionel Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogotá, Caracas, Madrid, Mexico, Sao Paulo.
5. Schliwa, M. og Woehlke, G. 2003. Molekylære motorer. Nature, 422: 759-765.
6. Vale, RD 2003. Molecular Motor Toolbox for Intracellular Transport. Cell, 112: 467-480.