MIOZIN: KARAKTERISTIKE, STRUKTURA, VRSTE I FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

Miozin je molekularni motor, proteinski, u mogućnosti da se presele na niti aktina u citosolu. Energija koja pokreće kretanje miozina dolazi od hidrolize ATP-a. Zbog toga se miozin često definira kao mehanokemijski enzim.

U eukariotama je miozin vrlo obilan protein. Postoje različite klase miozina koje kodira obitelj gena. U kvascima se razlikuje 5 klasa, dok je kod sisavaca opisano na desetke.

Izvor: David Richfield (Korisnik: Slashme) Kada koristite ovu sliku u vanjskim radovima, može se citirati na sljedeći način: Richfield, David (2014). "Medicinska galerija Davida Richfielda". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.009. ISSN 2002-4436.

Myosin ima širok izbor funkcija. Miozin I, zajedno s aktinom, sudjeluje u kretanju keratocita.

Miozin II pruža krutost plazma membrane, sudjeluje u citokinezi i kontrakciji mišića. Oba miozina I i II surađuju s migracijom stanica. Miozini I i V obavljaju transport vezikula duž aktinskih filamenata.

Struktura

U elektronskim mikrografima tipična struktura miozinskih izoforma ima tri domene: glavu, vrat i rep. Hidrolizom kimotripsina dobiva se segment koji se sastoji od glave i vrata, zvan teški meromiozin (HMM), i repni segment, nazvan laki meromiozin (LMM).

Glavna domena je N-terminalni kraj teškog lanca, a repna domena je C-terminalni kraj lakog lanca.

Klase miozina mogu se razlikovati prema broju polipeptidnih lanaca koji ga čine te obilju i klasi lakog lanca pričvršćenog na vratu.

Miozin I ima polipeptidni lanac, koji tvori glavu, a njegovom repu nedostaju alfa-helične regije. Dok miozini I i V imaju dva polipeptidna lanca i zato tvore dvije glave i rep, u koji su alfa-spiralni lanci namotani da tvore šipkastu strukturu.

Miozini I i V imaju mjesta vezanja za kalmodulin koji regulira i veže Ca ⁺² na laganim lancima. Miozin I veže Ca ⁺² na lagane lance, ali to čini na drugačiji način od kalmodulina.

karakteristike

Na mehanokemijskoj razini miozini imaju tri karakteristike, i to:

- Glava miozina je motorička domena koja napreduje u diskretnim koracima: Spajanje miozinske glave u aktino filament, njegova sklonost i naknadno odvajanje proizvode gibanje miozina. Taj je proces ciklički i ovisi o ATP-u.

- Promjene konformacije: hidroliza ATP molekule povezuje se sa svakim korakom molekule miozina, kroz razine amplifikacije i transmisije. To uključuje velike konformacijske promjene miozina.

Prva razina pojačanja proizvedena je gubitkom gama-fosfatne skupine ATP-a, što omogućava reorganizaciju strukturnih elemenata na mjestu vezanja za ATP. Ovo preuređivanje koordinirano je strukturnim promjenama na mjestu vezivanja aktina.

Druga razina pojačanja uključuje prenošenje konformacijske promjene aktivnog mjesta na strukturne komponente karboksilnog terminala.

- Smjernost: nađeno je da miozini imaju polarnost ili obrnutu smjeru prema (+) kraju aktinovne niti. Ovaj zaključak dolazi iz pokusa proklizavanja aktinovih niti, korištenjem fluorescentnog svjetlosnog mikroskopa.

Značajke

Miozin, zajedno s aktinom, sudjeluje u kontrakciji mišića, staničnoj adheziji, citokinezi, ukrućivanju kortikalnih membrana i pomicanju nekih vezikula, između ostalih funkcija.

Defekti u miozinu mogu proizvesti patološka stanja. Na primjer, oštećenja miozina I i V povezana su s miopatijama miozina i poremećajima pigmentacije (Griscellijev sindrom). Dok poremećaji u izoformama miozina VI uzrokuju gubitak sluha.

Kontrakcija mišića

Funkcionalna i strukturna jedinica skeletnog mišića je sarcomere. Za vrijeme kontrakcije mišića, duljina sarcomera doseže 30% njegove originalne duljine.

Sarcomere čine guste miozinske niti i tanki aktinski filamenti koji su organizirani na složen način. Općenito, miozinske glave smještene su na udaljenim krajevima niti i repovima prema središtu sarcomera, a organizacija je bipolarna.

Da bi došlo do kontrakcije mišića, glave miozina, na suprotnim krajevima, moraju se pomicati prema Z disku ili (+) kraju niti. Budući da je organizacija gustih filamenata bipolarna, dolazi do klizanja tankih niti na debelim vlaknima koje pokreće ATP.

Sila pomicanja nastaje zato što stotine glava miozina, debelih niti, djeluju tanko niti.

Citokineza

Tijekom mitoze, kada se mikrotubule na polovima vretena odvoje, aktin i miozin II tvore kontraktilni prsten na ekvatoru stanice. Ovaj prsten se skuplja, smanjujući mu promjer i dijelići ćeliju na dva dijela.

Učvršćivanje kortikalnih membrana

U mutiranim stanicama kojima nedostaje miozin II, plazma membrana se lako deformira kada se primijeni vanjska sila. To se događa zato što miozin II osigurava agregacijsku silu proteina plazma membrane.

Adhezija stanica

U epitelnom tkivu, kontraktilni snopi aktina i miozina II nalaze se u blizini plazma membrane i tvore kružni pojas koji okružuje unutarnju površinu stanice. Ovaj kružni pojas određuje oblik stanice i održava vezu između stanica.

Do staničnog kontakta dolazi vezanjem kružnog pojasa na molekule adhezije stanice, preko veznih proteina.

Pomicanje nekih vezikula

Eksperimentalni dokazi otkrivaju da miozin V vrši membranski transport od Golgijevog aparata do periferije stanice. Neki su dokazi:

- U stanicama živčanog tkiva imunofluorescencijom astrocita utvrđeno je da se miozin V nalazi pored Golgija.

- U kvascu mutacije gena miozina V ometaju lučenje proteina i posljedično, proteini se nakupljaju u citosolu.

- Izoforme miozina I odgovorne su za transport vakuola prema staničnoj membrani. Koristeći specifična antitijela protiv izoforma miozina I, ustanovljeno je da se ti izoformi nalaze u različitim dijelovima stanice.

Na primjer, kada je živa ameba obilježena antitijelom protiv miozina IC, transport vakuole u membranu zaustavljen je. Zbog toga se vakuola širi i stanica pukne.

Bolesti povezane s miozinom

Miozini i gubitak sluha

Postoje brojni geni i mutacije koji uzrokuju gubitak sluha. Ova bolest je često monogenetska.

Nekonvencionalne mutacije miozina, s jednom ili dvije glave miozina, utječu na funkciju unutarnjeg uha. Neki od mutiranih izoforma miozina su miozin IIIA, miozin VIIA i miozin XVA. Nedavno su otkrivene dvije mutacije u miozinu VI.

Mutacije u miozinu VI su c.897G> T i p.926Q. Prva mutacija utječe na regiju koja djeluje na aktivnom mjestu, nazvanu Switch I. Homozigotni za mutaciju rano pokazuju fenotip, izazivajući teške učinke.

Druga mutacija utječe na područje nabijenih ostataka, u alfa spirali u repu miozina VI. Ovo područje važno je za proksimalnu motoričku dimerizaciju i utječe na stereo-cilijarnu funkciju miozina VI.

Druga mutacija je p.Asn207Ser, koja proizvodi motor nesposoban za proizvodnju sile. To je zato što je Asn 207 aminokiselinski ostatak aktivnog mjesta, čija je funkcija vezanje i hidroliza ATP-a.

Mutacija p.Arg657Trp rezultira gubitkom funkcije miozina VI. Arg ostatak je uključen u konformacijske promjene koje spajaju hidrolizu s gibanjem miozina.

Miozin X i rak

Myosin X (Myo10) je nekonvencionalan miozin koji se izražava u mozgu, endotelu i mnogim epitelima. Myo10 i tri klase projekcija temeljenih na aktinu (filopodija, invadopodija i projekcije slične filopodiji) djeluju tijekom metastaziranja raka.

Invazivne stanice raka imaju velik broj filopodija i izražavaju visoku razinu fascine. Ovaj protein čini umrežavanje između aktinskih filamenata. Da bi se izbjegao primarni tumor, nastaju invadopodija, bogata proteolitičkim djelovanjem, koji probavljaju okolni izvanćelijski matriks.

Nakon što stanice dosegnu izvanstanični matriks, projekcije slične filopodiji pomažu u raspršivanju i kolonizaciji. Visoka razina Myo10 ukazuje na visoku agresivnost i metastaze kod raka dojke.

MyoX prigušivanje rezultira gubitkom metastatskog karaktera u stanicama, koje ne mogu formirati projekcije temeljene na aktinu. Sve ove projekcije imaju adhezije temeljene na integrinu, koje Myo10 nosi u filopodijumu.

MyoX je uključen u stvaranje centrosoma. Odsustvo MyoX-a pogoduje formiranju multipolarnih vretena. MyoX je također uključen u signalizaciju u stanicama raka. Na primjer, MyoX se aktivira 3,4,5, -inositol trifosfatom (PIP3).

Reference

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J. i sur. 2007. Molekularna biologija stanice. 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 nasljedni gubitak sluha otkrivene su ciljanim genomskim hvatanjem i masovnim paralelnim sekvenciranjem. Europski časopis za humanu genetiku, 22: 768-775.
3. Courson, DS i Cheney, RE 2015. Myosin-X i bolest. Eksperimentalno stanično istraživanje, 334: 10-15.
4. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Stanična i molekularna biologija. Uredništvo Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogota, Caracas, Madrid, Meksiko, Sāo Paulo.
5. Schliwa, M. i Woehlke, G. 2003. Molekularni motori. Priroda, 422: 759-765.
6. Vale, RD 2003. Molekularni motorni alat za intracelularni transport. Ćelija, 112: 467-480.