МІОЗИН: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, ТИПИ ТА ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ

Міозину є молекулярний двигун, білковий, здатний рухатися на актин філаментів в цитоплазмі. Енергія, яка рухає рухом міозину, надходить від гідролізу АТФ. Через це міозин часто визначають як механохімічний фермент.

У еукаріотів міозин - дуже рясний білок. Існують різні класи міозину, які кодуються сімейством генів. У дріжджах виділяють 5 класів, тоді як у ссавців описано десятки.

Джерело: Девід Річфілд (Користувач: Slashme) При використанні цього зображення у зовнішніх роботах його можна навести так: Richfield, David (2014). "Медична галерея Девіда Річфілда". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.009. ISSN 2002-4436.

Міозин має найрізноманітніші функції. Міозин I разом з актином бере участь у русі кератоцитів.

Міозин II забезпечує жорсткість плазматичної мембрани, бере участь у цитокінезі та скороченні м’язів. І міозини I, і II співпрацюють з міграцією клітин. Міозини I і V здійснюють транспорт везикул по нитках актину.

Будова

В електронних мікрофотографіях типова структура ізоформ міозину має три області: голова, шия та хвіст. Шляхом гідролізу з хімотрипсином отримують сегмент, що складається з голови та шиї, який називається важким мероміозином (HMM) та хвостовим сегментом, який називається легким мероміозином (LMM).

Головний домен - це N-кінцевий кінець важкої ланцюга, а хвостовий домен - С-кінцевий кінець легкої ланцюга.

Класи міозину можна диференціювати за кількістю поліпептидних ланцюгів, що його складають, та великою кількістю та класом легкого ланцюга, прикріпленого до шиї.

Міозин І має поліпептидний ланцюг, який утворює голову, а в її хвості відсутні альфа-спіральні ділянки. У той час як міозини I і V мають дві поліпептидні ланцюги, і тому утворюють дві головки і хвіст, в яких альфа-спіральні ланцюги згорнуті, щоб утворити стрижнеподібну структуру.

Міозини I і V мають місця зв'язування кальмодуліну, який регулює і зв'язує Са ⁺² , на легких ланцюгах. Міозин I пов'язує Са ⁺² до легких ланцюгів, але це робить по-іншому, ніж кальмодулін.

характеристики

На механохімічному рівні міозини мають три характеристики, а саме:

- Головка міозину - це рухова область, яка просувається в дискретних стадіях: об'єднання міозинової головки з актиновою ниткою, її нахил і подальше розділення виробляють рух міозину. Цей процес циклічний і залежить від АТФ.

- Зміни конформації: гідроліз молекули АТФ з'єднується з кожним етапом молекули міозину через рівні ампліфікації та передачі. Це передбачає великі конформаційні зміни міозину.

Перший рівень ампліфікації виробляється втратою гамма-фосфатної групи АТФ, що дозволяє реорганізувати структурні елементи в АТФ-зв'язуючому місці. Ця перебудова узгоджується зі структурними змінами в ділянці, що зв'язує актин.

Другий рівень посилення включає зв'язок конформаційної зміни активного майданчика зі структурними компонентами карбоксильного терміналу.

- спрямованість: виявлено, що міозини мають полярність, або зворотну спрямованість, до (+) кінця нитки актину. Цей висновок випливає з експериментів зісковзування актинової нитки, використовуючи світлофлуоресцентний світловий мікроскоп.

Особливості

Міозин разом з актином бере участь у скороченні м’язів, спайці клітин, цитокінезі, жорсткості коркових оболонок та зміщенні деяких везикул, серед інших функцій.

Дефекти міозину можуть спричинити патологічні стани. Наприклад, дефекти міозинів I та V пов'язані, відповідно, з міозитами міозину та порушеннями пігментації (синдром Грісчеллі). Тоді як порушення в ізоформах міозину VI викликають зниження слуху.

Скорочення м'язів

Функціональною та структурною одиницею скелетних м’язів є саркомер. Під час скорочення м’язів довжина саркомеру досягає 30% від його початкової довжини.

Саркомери складаються з товстих міозинових ниток і тонких ниток актину, які організовані складно. Загалом міозинові головки розташовані на дистальних кінцях нитки та їх хвости у напрямку до центру саркомеру, а організація - біполярна.

Щоб відбулося скорочення м'язів, міозинові головки на протилежних кінцях повинні рухатися до Z-диска або до (+) кінця нитки. Оскільки організація товстих ниток біполярна, відбувається ковзання тонких ниток по товстих нитках, зумовлене АТФ.

Сила переміщення виникає через те, що сотні міозинових головок з товстої нитки взаємодіють з тонкою ниткою.

Цитокінез

Під час мітозу, коли мікротрубочки на полюсах веретена відокремлюються, актин та міозин II утворюють скорочувальне кільце на екваторі клітини. Це кільце стискається, зменшуючи його діаметр і діливши клітинку на дві частини.

Зміцнення коркових оболонок

У мутантних клітинах, яким не вистачає міозину II, плазмальна мембрана легко деформується при застосуванні зовнішньої сили. Це відбувається тому, що міозин II надає агрегаційну силу білкам плазматичної мембрани.

Клітинна адгезія

В епітеліальній тканині скорочувальні пучки актину та міозину II розташовуються поблизу плазматичної мембрани і утворюють круговий пояс, який оточує внутрішню поверхню клітини. Цей круглий пояс визначає форму клітини і підтримує зв’язок між клітинами.

Контакт між клітинами відбувається шляхом з'єднання кругового пояса з молекулами клітинної адгезії за допомогою об'єднання білків.

Зсув деяких везикул

Експериментальні дані показують, що міозин V здійснює мембранний транспорт від апарату Гольджі до периферії клітини. Деякі докази:

- У клітинах нервової тканини за допомогою імунофлюоресценції астроцитів було встановлено, що міозин V розташований поруч із Гольджі.

- У дріжджах мутації гена міозину V порушують секрецію білка і, отже, білки накопичуються в цитозолі.

- Ізоформи міозину I відповідають за транспорт вакуолей до клітинної мембрани. Використовуючи специфічні антитіла проти ізоформ міозину I, було встановлено, що ці ізоформи розташовані в різних частинах клітини.

Наприклад, коли жива амеба мічена антитілом проти міозину IC, транспорт вакуолі до мембрани припиняється. Через це вакуоль розширюється і клітина лопається.

Захворювання, пов’язані з міозином

Міозини і зниження слуху

Існують численні гени та мутації, які викликають зниження слуху. Це захворювання часто є моногенетичним.

Нетрадиційні мутації міозину з однією або двома головками міозину впливають на функцію внутрішнього вуха. Деякі з мутованих ізоформ міозину є міозином IIIA, міозином VIIA та міозином XVA. Нещодавно у міозині VI були виявлені дві мутації.

Мутації в міозині VI - c.897G> T і p.926Q. Перша мутація впливає на область, яка взаємодіє з активною ділянкою, яка називається Switch I. Гомозиготи мутації проявляють фенотип рано, викликаючи серйозні наслідки.

Друга мутація вражає область заряджених залишків, в альфа-спіралі в хвості міозину VI. Ця область є важливою для проксимальної рухової димеризації і впливає на стерео-циліарну функцію міозину VI.

Інша мутація - p.Asn207Ser, яка виробляє двигун, нездатний виробляти силу. Це відбувається тому, що Асн 207 є амінокислотним залишком активного сайту, функцією якого є зв'язування та гідроліз АТФ.

Мутація p.Arg657Trp призводить до втрати функції міозину VI. Залишок Arg бере участь у конформаційних змінах, які з'єднують гідроліз з рухом міозину.

Міозин X і рак

Міозин X (Myo10) - це нетрадиційний міозин, який експресується в мозку, ендотелії та багатьох епітеліях. Міо10 та три класи проекцій на основі актину (філоподія, інвадоподія та філоподіальні прогнози) працюють під час метастазування раку.

Інвазивні ракові клітини мають велику кількість філоподіїв і виражають високий рівень фашини. Цей білок робить зшивання між актиновими нитками. Для того, щоб уникнути первинної пухлини, утворюються інвадоподії, багаті на протеолітичну активність, які перетравлюють навколишній позаклітинний матрикс.

Як тільки клітини досягають позаклітинного матриксу, проекції, подібні до філоподії, допомагають розпорошуватися та колонізуватися. Високий рівень Myo10 вказує на високу агресивність та метастазування при раку молочної залози.

Мовчання MyoX призводить до втрати метастатичного характеру в клітинах, які не в змозі формувати проекції на основі актину. Усі ці проекції мають спайки на основі інтегрину, які переносяться Myo10 в межах філоподію.

MyoX бере участь у формуванні центросоми. Відсутність MyoX сприяє формуванню багатополярних веретенів. MyoX також бере участь у сигналізації в ракових клітинах. Наприклад, MyoX активується 3,4,5, -інозитол трифосфатом (PIP3).

Список літератури

Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., et al. 2007. Молекулярна біологія клітини. Гарленд Наук, Нью-Йорк.
Браунштейн, З., Абу-Райян, А., Карфункель-Дорон, Д., Сірігу, С., Давідо, Б., Шохат, М., Фрідман, М., Ходус, А., Канан, М., Аврахам , К. 2014. Нові мутації міозину при спадковій втраті слуху виявляються цілеспрямованим геномним захопленням і масовим паралельним секвенуванням. Європейський журнал людської генетики, 22: 768-775.
Courson, DS та Cheney, RE 2015. Міозин-X та хвороба. Експериментальне дослідження клітин, 334: 10-15.
Лодіш, Х., Берк, А., Зіпурський, С. Л., Мацударія, П., Балтімор, Д., Дарнелл, Дж. 2003. Клітинна і молекулярна біологія. Редакція Medica Panamericana, Буенос-Айрес, Богота, Каракас, Мадрид, Мексика, Сао Пауло.
Schliwa, M. and Woehlke, G. 2003. Молекулярні мотори. Природа, 422: 759-765.
Vale, RD 2003. Молекулярний моторний інструментарій для внутрішньоклітинного транспорту. Клітка, 112: 467-480.

МІОЗИН: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, ТИПИ ТА ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025