Актин

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Актин
Actin with ADP highlighted.png
G-актин. Показаны связанные с ним молекула АДФ и двухвалентный катион.
Идентификаторы
Символ

Actin

Pfam

PF00022

InterPro

IPR004000

PROSITE

PDOC00340

SCOP

2btf

SUPERFAMILY

2btf

Актин — глобулярный белок, состоящий из 376 аминокислотных остатков, с молекулярной массой около 42-kDa диаметром 4-9нм, имеет 2 формы: мономерную G-актин и полимеризованную форму (F-актин) из которого образует микрофиламенты — один из основных компонентов цитоскелета эукариотических клеток. Вместе с белком миозином образует основные сократительные элементы мышц — актомиозиновые комплексы саркомеров. Присутствует в основном в цитоплазме, но в небольшом количестве также найден в ядре клетки[1][2].

Классы:[править | править вики-текст]
  • α-актин изоформа
  • β-актин изоформа
  • γ-актин изоформа
F-актин; модель актинового микрофиламента, показаны 13 субъединиц

Функции[править | править вики-текст]

Логотип Викисловаря
В Викисловаре есть статья «актин»
  1. Формируют клеточный цитоскелет, создавая механическую поддержку.
  2. Принимает участие в миозин-независимом изменении формы клетки и клеточное движение.
  3. В мышечных клетках актин вместе с миозином создает комплекс, участвующий в сокращении мышцы.
  4. В немышечных клетках принимает участие в транспортировке миозином везикул и органелл[1]
  5. Деление клеток и цитокинез

G-актин[править | править вики-текст]

Изображения  электронного микроскопа показали, что G-актин имеет шаровидную структуру; однако рентгеновская кристаллография показалат, что каждая из этих глобул состоит из двух долей, разделенных желобком. Эта структура представляет собой «ATPase fold», которая является центром ферментативного катализа, который связывает АТФ и Mg 2+, и гидролизует первую до АДФ и органического фосфата . Эта складка является консервативной структурой, который также встречается в других белках[3]. G-актин функционирует только тогда, когда он содержит либо АДФ, либо АТФ в его желобке, но форма, связанная с АТФ, преобладает в клетках, когда актин присутствует в мономерном виде[4]

Первичная структура

Содержит 374 аминокислотных остатков. Его N-конец сильно кислый и начинается с ацетилированного аспартата в его аминогруппе. Хотя его С-конец является щелочным и образован фенилаланином, которому предшествует цистеин[5].

Третичная структура - домены

Третичная структура образована двумя доменами , известных как большой и малый, которые отделены друг от друга желобком. Ниже этого есть более глубокая вырезка, называемая «канавкой». Обе структуры имеют сопоставимую глубину[6].

В топологических исследованиях показано, что белок с наибольшим доменом с левой стороны и наименьшим доменом с правой стороны. В этом положении меньший домен, в свою очередь, разделен на два: субдомен I (нижнее положение, остатки 1-32, 70-144 и 338-374) и субдомен II (верхнее положение, остатки 33-69). Более крупный домен также разделен на два: субдомен III (нижний, остатки 145-180 и 270-337) и субдомен IV (выше, остатки 181-269). Открытые области субдоменов I и III называются «зазубренными» концами, а обнаженные области доменов II и IV называются «заостренными» концами.

F-актин[править | править вики-текст]


Классическое описание F-актина утверждает, что оно имеет нитчатую структуру, которая может рассматриваться как одноцепочечная левовращающая спираль с вращением 166 ° вокруг спиральной оси и осевым сдвигом 27,5 Å или одноцепочечной правовращающей спирали с крест на расстоянии 350-380 Å, причем каждый актин окружен еще четырьмя.  Симметрия актинового полимера на 2,17 субъединицах на оборот спирали несовместима с образованием кристаллов , что возможно только при симметрии ровно 2, 3, 4 или 6 субъединиц за ход [7][8].

Полагают, что полимер F-актина имеет структурную полярность из-за того, что все субъединицы микрофиламента указывают на один и тот же конец. Это приводит к соглашению об названиях: конец, который обладает субъединицей актина, у которого есть сайт связывания АТФ, называется «(-) концом», тогда как противоположный конец, где расщелина направлена ​​на другой соседний мономер, называется « (+) концом". Термины «заостренный» и «зазубренный», относящийся к двум концам микрофиламентов, вытекают из их внешнего вида при просвечивающей электронной микроскопии, когда образцы исследуются по методу подготовки, называемому «украшением»., Этот миозин образует полярные связи с актиновыми мономерами, что приводит к конфигурации, которая похожа на стрелы с перфорацией вдоль его вала, где вал является актином, а флетхинг - миозином. Следуя этой логике, конец микрофиламента, который не имеет выступающего миозина, называется точкой стрелки (- конец), а другой конец называется колючим концом (+ конец) [9]. S1-фрагмент состоит из доменов головы и шеи миозина II. В физиологических условиях G-актин ( мономерная форма) трансформируется в F-actin ( полимерная форма) с помощью ATP, где роль АТФ является существенной.

Процесс формирования полимерного актина, называемого F-актином, включает связывание мономерного G-актина с молекулой AТФ в присутствии ионов Mg2+, Ca2+, формирование стабильных актиновых олигомеров и глобул, формирование отдельных полимерных нитей актина и их  ветвления. В результате, происходит образование органического фосфата и молекулы АДФ. Актиновые микрофиломенты образуются путем спирального закручивания 2-х нитей F-актина, внутри которых молекулы актина связаны между собой нековалентными связями[10]

У каждого такого микрофиламента есть два конца, которые различаются по своим свойствам: к одному (он называется плюс-конец) мономеры актина присоединяются, а от другого (минус-конец) —диссоциируют. Соотношение скоростей присоединения и диссоциации мономеров актина определяет, удлиняется филамент или укорачивается[10].

  1. 1 2 Н. В. Бочкарева, И. В. Кондакова, Л. А. Коломиец Роль актинсвязывающих белков в клеточном движении в норме и при опухолевом росте // Молекулярная Медицина. — 2011. — Вып. 6. — С. 14–18. — ISSN 1728-2918.
  2. C. G. Dos Remedios, D. Chhabra, M. Kekic, I. V. Dedova, M. Tsubakihara Actin Binding Proteins: Regulation of Cytoskeletal Microfilaments (англ.) // Physiological Reviews. — 2003-04-01. — Vol. 83, iss. 2. — P. 433–473. — ISSN 1522-1210 0031-9333, 1522-1210. — DOI:10.1152/physrev.00026.2002.
  3. NIH/NLM/NCBI/IEB/CDD group. NCBI CDD Conserved Protein Domain ACTIN (англ.). www.ncbi.nlm.nih.gov. Проверено 22 ноября 2017.
  4. Philip Graceffa, Roberto Dominguez Crystal Structure of Monomeric Actin in the ATP State STRUCTURAL BASIS OF NUCLEOTIDE-DEPENDENT ACTIN DYNAMICS (англ.) // Journal of Biological Chemistry. — 2003-09-05. — Vol. 278, iss. 36. — P. 34172–34180. — ISSN 1083-351X 0021-9258, 1083-351X. — DOI:10.1074/jbc.M303689200.
  5. J. H. Collins, M. Elzinga The primary structure of actin from rabbit skeletal muscle. Completion and analysis of the amino acid sequence // The Journal of Biological Chemistry. — 1975-08-10. — Т. 250, вып. 15. — С. 5915–5920. — ISSN 0021-9258.
  6. Marshall Elzinga, John H. Collins, W. Michael Kuehl, Robert S. Adelstein Complete Amino-Acid Sequence of Actin of Rabbit Skeletal Muscle // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — September 1973. — Т. 70, вып. 9. — С. 2687–2691. — ISSN 0027-8424.
  7. Toshiro Oda, Mitsusada Iwasa, Tomoki Aihara, Yuichiro Maéda, Akihiro Narita The nature of the globular- to fibrous-actin transition // Nature. — 2009-01-22. — Т. 457, вып. 7228. — С. 441–445. — ISSN 1476-4687. — DOI:10.1038/nature07685.
  8. Julian von der Ecken, Mirco Müller, William Lehman, Dietmar J. Manstein, Pawel A. Penczek Structure of the F-actin-tropomyosin complex // Nature. — 2015-03-05. — Т. 519, вып. 7541. — С. 114–117. — ISSN 1476-4687. — DOI:10.1038/nature14033.
  9. D. A. Begg, R. Rodewald, L. I. Rebhun The visualization of actin filament polarity in thin sections. Evidence for the uniform polarity of membrane-associated filaments // The Journal of Cell Biology. — December 1978. — Т. 79, вып. 3. — С. 846–852. — ISSN 0021-9525.
  10. 1 2 Roberto Dominguez, Kenneth C. Holmes Actin Structure and Function // Annual review of biophysics. — 2011-06-09. — Т. 40. — С. 169–186. — ISSN 1936-122X. — DOI:10.1146/annurev-biophys-042910-155359.