MYOSIN: EGENSKAPER, STRUKTUR, TYPER OCH FUNKTION - BIOLOGI - 2025

Det myosin är en molekylär motor, proteinhaltigt, kunna röra sig på aktin filament i cytosolen. Energin som driver rörelsen av myosin kommer från hydrolys av ATP. På grund av detta definieras myosin ofta som ett mekanokemiskt enzym.

I eukaryoter är myosin ett mycket rikligt protein. Det finns olika klasser av myosin, som kodas av en genfamilj. I jästar skiljer man 5 klasser, medan i däggdjur har dussintals beskrivits.

Källa: David Richfield (Användare: Slashme) När du använder denna bild i externa verk kan den citeras enligt följande: Richfield, David (2014). "Medicinsk galleri av David Richfield". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.009. ISSN 2002-4436.

Myosin har en mängd olika funktioner. Myosin Jag, tillsammans med aktin, deltar i rörelsen av keratocyter.

Myosin II ger stelhet till plasmamembranet, deltar i cytokinesis och muskelsammandragning. Båda myosinerna I och II samarbetar med cellmigrering. Myosins I och V utför vesikeltransport längs aktinfilament.

Strukturera

I elektronmikrografier har den typiska strukturen för myosinisoformer tre domäner: huvud, nacke och svans. Genom hydrolys med chymotrypsin erhålls ett segment bestående av huvud och nacke, kallad tung meromyosin (HMM), och ett svanssegment, kallad lätt meromyosin (LMM).

Huvuddomänen är den tunga kedjans N-terminala ände och svansdomänen är den lätta kedjans C-terminala ände.

Klasserna i myosin kan differentieras med antalet polypeptidkedjor som komponerar det och överflödet och klassen av lätt kedja fäst vid halsen.

Myosin I har en polypeptidkedja, som bildar ett huvud och svansen saknar alfa-spiralformade regioner. Medan myosiner har jag och V två polypeptidkedjor och bildar därför två huvuden och en svans, i vilken de alfahelikiska kedjorna rullas upp för att bilda en stavliknande struktur.

Myosins I och V har bindningsställen för calmodulin, som reglerar och binder Ca ⁺² , på lätta kedjor. Myosin I binder Ca ⁺² till lätta kedjor, men det gör det på ett annat sätt än calmodulin.

egenskaper

På den mekanokemiska nivån har myosiner tre egenskaper, nämligen:

- Myosinhuvudet är den motoriska domänen som går vidare i diskreta steg: myosinhuvudets sammansättning till ett aktintråd, dess lutning och efterföljande separering ger myosins rörelse. Denna process är cyklisk och beror på ATP.

- Konformation förändringar: hydrolysen av en ATP-molekyl kopplas till varje steg i en myosinmolekyl, genom nivåer av amplifiering och transmission. Detta innebär stora konformationella förändringar i myosin.

Den första amplifieringsnivån produceras genom förlusten av gammafosfatgruppen av ATP, vilket möjliggör en omorganisation av strukturelementen i ATP-bindningsstället. Denna omarrangering koordineras med strukturella förändringar på det aktinbindande stället.

Den andra amplifieringsnivån involverar kommunikationen av den konformationella förändringen i det aktiva stället till strukturella komponenter i karboxylterminalen.

- Riktning: myosiner har visat sig ha en polaritet, eller omvänd riktning, mot (+) änden av aktintråden. Denna slutsats kommer från glidningsexperiment av aktinfilament med användning av ljusmikroskop av fluorescens.

Funktioner

Myosin deltar tillsammans med aktin i muskelsammandragning, cell vidhäftning, cytokinesis, stelning av kortikala membran och förskjutning av vissa vesiklar, bland andra funktioner.

Defekter i myosin kan ge patologiska tillstånd. Exempelvis är defekter i myosiner I respektive V relaterade till myosin-myopatier och pigmenteringsstörningar (Griscelli syndrom). Störningar i myosin VI-isoformer orsakar hörselnedsättning.

Muskelsammandragning

Den funktionella och strukturella enheten i skelettmuskeln är sarkomeren. Under muskelsammandragning når sarkomens längd 30% av dess ursprungliga längd.

Sarcomerer består av tjocka myosintrådar och tunna aktinfilament som är organiserade på ett komplex sätt. I allmänhet är myosinhuvudena belägna i de distala ändarna av glödtråden och deras svansar mot sarkomers centrum, och organisationen är bipolär.

För att muskelsammandragning ska inträffa måste myosinhuvudena, i motsatta ändar, röra sig mot Z-skivan eller filamentets (+) ände. Eftersom organiseringen av de tjocka filamenten är bipolär sker glidningen av de tunna filamenten på de tjocka filamenten, driven av ATP.

Förskjutningskraften inträffar på grund av att hundratals myosinhuvuden, av en tjock glödtråd, samverkar med en tunn filament.

cytokines

Under mitos, när mikrotubulorna vid spindelpolerna separeras, bildar aktin och myosin II en kontraktil ring vid ekvorn i cellen. Denna ring samverkar, minskar dess diameter och delar cellen i två delar.

Förstyvning av kortikala membran

I mutanta celler som saknar myosin II deformeras plasmamembranet lätt när en yttre kraft appliceras. Detta händer eftersom myosin II ger aggregeringskraften till plasmamembranets proteiner.

Cell vidhäftning

I epitelvävnad är de kontraktila buntarna av aktin och myosin II belägna i närheten av plasmamembranet och bildar en cirkulär bälte som omger den inre cellytan. Denna cirkulära bältet bestämmer cellens form och upprätthåller bindningen mellan cellerna.

Kontakten mellan cellerna sker genom att cirkelbältet förenas till de cellulära vidhäftningsmolekylerna med hjälp av föreningsproteiner.

Förskjutning av vissa vesiklar

Experimentella bevis visar att myosin V utför membrantransport från Golgi-apparaten till cellens periferi. Vissa bevis är:

- I nervvävnadsceller, genom astrocytimmunfluorescens, konstaterades att myosin V är beläget bredvid Golgi.

- I jäst stör mutationer i myosin V-genen proteinsekretion och följaktligen ackumuleras proteiner i cytosolen.

- Isoformerna av myosin I ansvarar för transport av vakuoler mot cellmembranet. Med användning av specifika antikroppar mot isoformer av myosin I konstaterades att dessa isoformer är belägna i olika delar av cellen.

Till exempel, när en levande amöba är märkt med en antikropp mot myosin IC, stoppas transporten av vakuolen till membranet. På grund av detta expanderas vakuolen och cellen spricker.

Myosin-relaterade sjukdomar

Myosiner och hörselnedsättning

Det finns många gener och mutationer som orsakar hörselnedsättning. Denna sjukdom är ofta monogenetisk.

Okonventionella myosinmutationer, med ett eller två myosinhuvuden, påverkar inneröratets funktion. Några av de muterade myosinisoformerna är myosin IIIA, myosin VIIA och myosin XVA. Nyligen upptäcktes två mutationer i myosin VI.

Mutationer i myosin VI är c.897G> T och s.926Q. Den första mutationen påverkar en region som interagerar med den aktiva platsen, kallad switch I. Homozygot för mutationen uppvisar fenotypen tidigt och orsakar allvarliga effekter.

Den andra mutationen påverkar ett område med laddade rester, i en alfa-spiral i myosins VI svans. Detta område är viktigt för proximal motorisk dimerisering och påverkar den stereo-ciliära funktionen hos myosin VI.

En annan mutation är p.Asn207Ser, som producerar en motor som inte kan producera kraft. Detta beror på att Asn 207 är en aminosyrarest på det aktiva stället, vars funktion är bindningen och hydrolysen av ATP.

Mutationen p.Arg657Trp resulterar i förlust av myosin VI-funktion. Arg-återstoden är involverad i de konformationella förändringarna som kopplar hydrolys till rörelsen av myosin.

Myosin X och cancer

Myosin X (Myo10) är ett okonventionellt myosin som uttrycks i hjärnan, endotelet och många epitelier. Myo10 och tre klasser av aktinbaserade prognoser (filopodia, invadopodia och filopodia-liknande projektioner) fungerar under cancermetastas.

Invasiva cancerceller har ett stort antal filopodier och uttrycker höga nivåer av fascina. Detta protein gör tvärbindningar mellan aktinfilament. För att undkomma den primära tumören bildas invadopodia, rik på proteolytisk aktivitet, som smälter den omgivande extracellulära matrisen.

När cellerna når den extracellulära matrisen hjälper de filopodialiknande utsprången att spridas och kolonisera. Höga nivåer av Myo10 indikerar hög aggressivitet och metastaser i bröstcancer.

MyoX-tystnad ger förlust av cellernas metastatiska karaktär, som inte kan bilda aktinbaserade prognoser. Alla dessa projektioner har integrinbaserade vidhäftningar, som transporteras av Myo10 i filopodium.

MyoX är involverad i bildandet av centrosomen. Frånvaron av MyoX gynnar bildandet av multipolära spindlar. MyoX deltar också i signalering i cancerceller. Till exempel aktiveras MyoX av 3,4,5-inositoltrifosfat (PIP3).

referenser

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., et al. 2007. Cellens molekylärbiologi. 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. Nya myosinmutationer för ärftlig hörselnedsättning avslöjade genom riktad genomisk fångst och massivt parallell sekvensering. European Journal of Human Genetics, 22: 768-775.
3. Courson, DS och 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. Redaktion Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogotá, Caracas, Madrid, Mexiko, Sao Paulo.
5. Schliwa, M. och Woehlke, G. 2003. Molecular motors. Nature, 422: 759-765.
6. Vale, RD 2003. Molecular Motor Toolbox for Intracellular Transport. Cell, 112: 467-480.