MIOZYNA: CHARAKTERYSTYKA, BUDOWA, RODZAJE I FUNKCJA - BIOLOGIA - 2026

Miozyny jest silnik molekularny, białkowy, w stanie poruszać się włókien aktyny w cytozolu. Energia napędzająca ruch miozyny pochodzi z hydrolizy ATP. Z tego powodu miozyna jest często definiowana jako enzym mechanochemiczny.

U eukariotów miozyna jest białkiem występującym w bardzo dużej ilości. Istnieją różne klasy miozyny, które są kodowane przez rodzinę genów. W drożdżach wyróżnia się 5 klas, podczas gdy u ssaków opisano dziesiątki.

Źródło: David Richfield (User: Slashme) Używając tego obrazu w pracach zewnętrznych, można go zacytować w następujący sposób: Richfield, David (2014). „Galeria medyczna Davida Richfielda”. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.009. ISSN 2002-4436.

Miozyna ma wiele funkcji. Miozyna I wraz z aktyną uczestniczy w ruchu keratocytów.

Miozyna II zapewnia sztywność błony komórkowej, bierze udział w cytokinezy i skurczu mięśni. Obie miozyny I i II współpracują z migracją komórek. Miozyny I i V przenoszą pęcherzyki wzdłuż włókien aktyny.

Struktura

W mikrografiach elektronowych typowa struktura izoform miozyny ma trzy domeny: głowę, szyję i ogon. W wyniku hydrolizy z chymotrypsyną uzyskuje się segment składający się z głowy i szyi, zwany ciężką meromiozyną (HMM) oraz segment ogona, zwany lekką meromiozyną (LMM).

Domena główna to N-końcowy koniec łańcucha ciężkiego, a domena ogonowa to C-koniec łańcucha lekkiego.

Klasy miozyny można rozróżnić na podstawie liczby łańcuchów polipeptydowych, które ją tworzą, oraz obfitości i klasy lekkich łańcuchów przyczepionych do szyi.

Miozyna I ma łańcuch polipeptydowy, który tworzy głowę, a jej ogon nie ma regionów alfa-helikalnych. Podczas gdy miozyny I i V mają dwa łańcuchy polipeptydowe, a zatem tworzą dwie głowy i ogon, w którym łańcuchy alfa-helikalne są zwinięte, tworząc strukturę podobną do pręta.

Miozyny I i V mają miejsca wiązania kalmoduliny, która reguluje i wiąże Ca ⁺² na łańcuchach lekkich. Miozyna I wiąże Ca ⁺² z łańcuchami lekkimi, ale robi to w inny sposób niż kalmodulina.

cechy

Na poziomie mechanochemicznym miozyny mają trzy cechy, a mianowicie:

- Głowa miozyny jest domeną motoryczną, która rozwija się w dyskretnych krokach: połączenie głowy miozyny z filamentem aktyny, jej nachylenie i późniejsza separacja powodują ruch miozyny. Ten proces jest cykliczny i zależy od ATP.

- Zmiany konformacyjne: hydroliza cząsteczki ATP jest sprzężona z każdym etapem cząsteczki miozyny poprzez poziomy amplifikacji i transmisji. Wiąże się to z dużymi zmianami konformacyjnymi miozyny.

Pierwszy poziom amplifikacji jest spowodowany utratą grupy gamma-fosforanowej ATP, co umożliwia reorganizację elementów strukturalnych w miejscu wiązania ATP. To przegrupowanie jest skoordynowane ze zmianami strukturalnymi w miejscu wiązania aktyny.

Drugi poziom amplifikacji obejmuje przekazywanie zmiany konformacyjnej w miejscu aktywnym do składników strukturalnych końca karboksylowego.

- Kierunkowość: stwierdzono, że miozyny mają biegunowość lub odwrotną kierunkowość w kierunku (+) końca filamentu aktyny. Ten wniosek pochodzi z eksperymentów z poślizgiem filamentów aktyny przy użyciu fluorescencyjnego mikroskopu świetlnego.

cechy

Miozyna wraz z aktyną bierze udział m.in. w skurczach mięśni, adhezji komórek, cytokinezie, usztywnianiu błon korowych i przemieszczaniu niektórych pęcherzyków.

Wady miozyny mogą powodować stany patologiczne. Na przykład defekty miozyn I i V są związane, odpowiednio, z miopatiami miozyny i zaburzeniami pigmentacji (zespół Griscelli). Natomiast zaburzenia w izoformach miozyny VI powodują utratę słuchu.

Skurcz mięśnia

Funkcjonalną i strukturalną jednostką mięśni szkieletowych jest sarkomer. Podczas skurczu mięśni długość sarkomeru osiąga 30% jego pierwotnej długości.

Sarcomeres składa się z grubych włókien miozyny i cienkich włókien aktyny, które są zorganizowane w złożony sposób. Ogólnie rzecz biorąc, główki miozyny znajdują się na dalszych końcach włókna, a ich ogony w kierunku środka sarkomeru, a organizacja jest dwubiegunowa.

Aby wystąpił skurcz mięśni, głowy miozyny na przeciwnych końcach muszą przesunąć się w kierunku dysku Z lub (+) końca filamentu. Ponieważ organizacja grubych włókien jest dwubiegunowa, następuje przesuwanie cienkich włókien po grubych, napędzane przez ATP.

Siła przemieszczająca występuje, ponieważ setki głów miozyny z grubego włókna oddziałują z cienkim włóknem.

Cytokineza

Podczas mitozy, gdy mikrotubule na biegunach wrzeciona rozdzielają się, aktyna i miozyna II tworzą kurczliwy pierścień na równiku komórki. Ten pierścień kurczy się, zmniejszając jego średnicę i dzieląc komórkę na dwie części.

Usztywnienie błon korowych

W zmutowanych komórkach pozbawionych miozyny II błona plazmatyczna łatwo ulega deformacji po przyłożeniu siły zewnętrznej. Dzieje się tak, ponieważ miozyna II zapewnia siłę agregacji białkom błony komórkowej.

Adhezja komórkowa

W tkance nabłonkowej kurczliwe wiązki aktyny i miozyny II znajdują się w pobliżu błony komórkowej i tworzą kolisty pas otaczający wewnętrzną powierzchnię komórki. Ta okrągła opaska określa kształt komórki i utrzymuje więź między komórkami.

Kontakt między komórkami zachodzi poprzez zjednoczenie okrągłego pasa z komórkowymi cząsteczkami adhezyjnymi za pomocą białek unii.

Przemieszczenie niektórych pęcherzyków

Dowody eksperymentalne ujawniają, że miozyna V przenosi błonę z aparatu Golgiego na obrzeże komórki. Oto niektóre dowody:

- W komórkach tkanki nerwowej metodą immunofluorescencji astrocytów stwierdzono, że miozyna V znajduje się w pobliżu aparatu Golgiego.

- U drożdży mutacje w genie miozyny V zaburzają wydzielanie białka iw konsekwencji białka gromadzą się w cytozolu.

- Izoformy miozyny I są odpowiedzialne za transport wakuoli w kierunku błony komórkowej. Używając specyficznych przeciwciał przeciwko izoformom miozyny I, stwierdzono, że te izoformy są zlokalizowane w różnych częściach komórki.

Na przykład, gdy żywa ameba zostanie wyznakowana przeciwciałem przeciwko IC miozyny, transport wakuoli do błony zostaje zatrzymany. Z tego powodu wakuola rozszerza się, a komórka pęka.

Choroby związane z miozyną

Miozyny i utrata słuchu

Istnieje wiele genów i mutacji, które powodują utratę słuchu. Ta choroba jest często monogenetyczna.

Niekonwencjonalne mutacje miozyny, z jedną lub dwiema główkami miozyny, wpływają na funkcję ucha wewnętrznego. Niektóre ze zmutowanych izoform miozyny to miozyna IIIA, miozyna VIIA i miozyna XVA. Niedawno odkryto dwie mutacje w miozynie VI.

Mutacje w miozynie VI to c.897G> T i p.926Q. Pierwsza mutacja wpływa na region, który oddziałuje z miejscem aktywnym, zwany Switch I. Homozygotyczne mutacje wcześnie wykazują fenotyp, powodując poważne skutki.

Druga mutacja wpływa na region naładowanych reszt w alfa helisie w ogonie miozyny VI. Region ten jest ważny dla dimeryzacji proksymalnej motorycznej i wpływa na funkcję stereo-rzęskową miozyny VI.

Inną mutacją jest p.Asn207Ser, która wytwarza silnik niezdolny do wytwarzania siły. Dzieje się tak, ponieważ Asn 207 jest resztą aminokwasową miejsca aktywnego, której funkcją jest wiązanie i hydroliza ATP.

Mutacja p.Arg657Trp powoduje utratę funkcji miozyny VI. Reszta Arg bierze udział w zmianach konformacyjnych, które wiążą hydrolizę z ruchem miozyny.

Miozyna X i rak

Myosin X (Myo10) to niekonwencjonalna miozyna, która ulega ekspresji w mózgu, śródbłonku i wielu nabłonkach. Myo10 i trzy klasy projekcji opartych na aktynie (filopodia, invadopodia i filopodia-like projeions) działają podczas przerzutów raka.

Inwazyjne komórki rakowe mają dużą liczbę filopodiów i wyrażają wysoki poziom fascyny. To białko tworzy wiązania poprzeczne między filamentami aktyny. Aby uciec od guza pierwotnego, powstają naciekające obfitujące w aktywność proteolityczną, które trawią otaczającą macierz zewnątrzkomórkową.

Gdy komórki dotrą do macierzy zewnątrzkomórkowej, wypustki podobne do filopodiów pomagają rozproszyć się i skolonizować. Wysoki poziom Myo10 wskazuje na wysoką agresywność i przerzuty w raku piersi.

Wyciszanie MyoX powoduje utratę przerzutowego charakteru komórek, które nie są w stanie tworzyć wypustek opartych na aktynie. Wszystkie te wypustki posiadają zrosty oparte na integrynie, które są przenoszone przez Myo10 w filopodium.

MyoX bierze udział w tworzeniu centrosomu. Brak MyoX sprzyja tworzeniu się wrzecion wielobiegunowych. MyoX bierze również udział w sygnalizacji w komórkach nowotworowych. Na przykład MyoX jest aktywowany przez trifosforan 3,4,5-inozytolu (PIP3).

Bibliografia

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J. i in. 2007. Biologia molekularna komórki. Garland Science, Nowy Jork.
2. Brownstein, Z., Abu-Rayyan, A., Karfunkel-Doron, D., Sirigu, S., Davido, B., Shohat, M., Frydman, M., Houdusse, A., Kanaan, M., Avraham , K. 2014. Nowe mutacje miozyny w dziedzicznej utracie słuchu ujawnione przez ukierunkowane wychwytywanie genomu i masowo równoległe sekwencjonowanie. European Journal of Human Genetics, 22: 768–775.
3. Courson, DS i Cheney, RE 2015. Myosin-X and Disease. Experimental Cell Research, 334: 10-15.
4. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Cellular and Molecular biology. Od redakcji Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogota, Caracas, Madryt, Meksyk, Sao Paulo.
5. Schliwa, M. i Woehlke, G. 2003. Molecular Motors. Naturę, 422: 759-765.
6. Vale, RD 2003. The Molecular Motor Toolbox for Intracellular Transport. Celi, 112: 467-480.