МИОЗИН: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, ВИДОВЕ И ФУНКЦИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

Най- миозин е молекулярен двигател, белтъчен, могат да се движат на актин нишки в цитозола. Енергията, която задвижва движението на миозина, идва от хидролизата на АТФ. Поради това миозинът често се определя като механохимичен ензим.

В еукариотите миозинът е много изобилен протеин. Има различни класове миозин, които са кодирани от семейство гени. При дрождите се разграничават 5 класа, докато при бозайниците са описани десетки.

Източник: Дейвид Ричфийлд (Потребител: Slashme) Когато използвате това изображение във външни произведения, той може да бъде цитиран, както следва: Richfield, David (2014). „Медицинска галерия на Дейвид Ричфийлд“. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.009. ISSN 2002-4436.

Миозинът има голямо разнообразие от функции. Миозин I, заедно с актина, участва в движението на кератоцитите.

Миозин II осигурява твърдост на плазмената мембрана, участва в цитокинезата и свиването на мускулите. И миозините I и II си сътрудничат с миграцията на клетките. Миозините I и V извършват транспорт на везикули по протежение на актиновите нишки.

структура

В електронните микрографии типичната структура на миозиновите изоформи има три области: глава, шия и опашка. Чрез хидролиза с химотрипсин се получава сегмент, състоящ се от глава и шия, наречен тежък меромиозин (HMM) и опашен сегмент, наречен лек меромиозин (LMM).

Главният домейн е N-терминалният край на тежката верига, а опашният домейн е C-крайният край на леката верига.

Класовете миозин могат да бъдат разграничени от броя на полипептидните вериги, които го съставят, и изобилието и класа на лека верига, прикрепена към шията.

Миозин I има полипептидна верига, която образува глава, а опашката й няма алфа-спирални участъци. Докато миозините I и V имат две полипептидни вериги и следователно образуват две глави и опашка, в които алфа-спиралните вериги са навити, за да образуват структура, подобна на прът.

Миозините I и V имат места за свързване на калмодулин, който регулира и свързва Са ⁺² върху леките вериги. Миозин I свързва Ca ⁺² към леките вериги, но го прави по различен начин от калмодулин.

характеристики

На механохимичното ниво миозините имат три характеристики, а именно:

- Миозиновата глава е двигателният домейн, който напредва с дискретни стъпки: Съединяването на миозиновата глава към актиновата нишка, нейният наклон и последващото разделяне произвеждат движението на миозина. Този процес е цикличен и зависи от ATP.

- Промяна на конформацията: хидролизата на ATP молекула се свързва към всеки етап на миозиновата молекула, чрез нива на амплификация и предаване. Това включва големи конформационни промени в миозина.

Първото ниво на усилване се произвежда от загубата на гама-фосфатната група на АТФ, което позволява реорганизация на структурните елементи в АТФ-свързващото място. Това пренареждане се координира със структурни промени в мястото, свързващо актина.

Второто ниво на усилване включва съобщаването на конформационната промяна в активния сайт към структурните компоненти на карбоксилния терминал.

- Насоченост: Установено е, че миозините имат полярност или обратна посока към (+) края на актиновата нишка. Това заключение идва от експериментите за изплъзване на актиновата нишка с използване на флуоресцентен светлинен микроскоп.

Характеристика

Миозинът, заедно с актина, участва в свиването на мускулите, клетъчната адхезия, цитокинезата, укрепването на кортикалните мембрани и изместването на някои везикули, наред с други функции.

Дефектите на миозина могат да доведат до патологични състояния. Например дефектите на миозините I и V са свързани съответно с миозиновите миопатии и нарушения в пигментацията (синдром на Griscelli). Докато нарушенията в изоформите на миозин VI причиняват загуба на слуха.

Мускулно свиване

Функционалната и структурна единица на скелетния мускул е саркомерът. По време на свиването на мускулите дължината на саркомера достига 30% от първоначалната му дължина.

Саркомерите са изградени от плътни миозинови нишки и тънки актинови нишки, които са организирани по сложен начин. По принцип миозиновите глави са разположени в отдалечените краища на нишката и опашките им към центъра на саркомера, а организацията е биполярна.

За да се получи свиване на мускулите, миозиновите глави в противоположните краища трябва да се придвижат към Z диска или към (+) края на нишката. Тъй като организацията на дебелите нишки е биполярна, възниква плъзгане на тънките нишки върху дебелите нишки, задвижвани от ATP.

Силата на изместване възниква, защото стотици миозинови глави, от плътна нишка, взаимодействат с тънка нишка.

Цитокинеза

По време на митозата, когато микротубулите на полюсите на вретеното се разделят, актинът и миозин II образуват контрактилен пръстен в екватора на клетката. Този пръстен се свива, намалявайки диаметъра му и разделяйки клетката на две части.

Сковаване на кортикалните мембрани

В мутантни клетки, лишени от миозин II, плазмената мембрана лесно се деформира, когато се прилага външна сила. Това се случва, защото миозин II осигурява агрегационна сила на протеините на плазмената мембрана.

Клетъчна адхезия

В епителната тъкан контрактилните снопове актин и миозин II са разположени в близост до плазмената мембрана и образуват кръгъл пояс, който заобикаля вътрешната повърхност на клетката. Този кръгъл пояс определя формата на клетката и поддържа връзката между клетките.

Контактът между клетките се осъществява чрез съединяване на кръговия пояс с молекулите на клетъчната адхезия, посредством съединения протеини.

Изместване на някои везикули

Експерименталните доказателства разкриват, че миозин V извършва мембранен транспорт от апарата на Голджи до периферията на клетката. Някои доказателства са:

- В клетките на нервната тъкан чрез имунофлуоресценция на астроцитите беше установено, че миозин V се намира до Голджи.

- В дрождите мутациите в гена на миозин V нарушават секрецията на протеин и вследствие на това протеините се натрупват в цитозола.

- Изоформите на миозин I са отговорни за транспортирането на вакуоли към клетъчната мембрана. Използвайки специфични антитела срещу изоформи на миозин I, беше установено, че тези изоформи са разположени в различни части на клетката.

Например, когато живата амеба е белязана с антитяло срещу миозин IC, транспортирането на вакуолата до мембраната се спира. Поради това вакуолата се разширява и клетката се спуква.

Миозинови заболявания

Миозини и загуба на слуха

Има множество гени и мутации, които причиняват загуба на слуха. Това заболяване често е моногенетично.

Неконвенционалните мутации на миозин, с една или две миозинови глави, засягат функцията на вътрешното ухо. Някои от мутиралите миозинови изоформи са миозин IIIА, миозин VIIA и миозин XVA. Наскоро бяха открити две мутации в миозин VI.

Мутациите в миозин VI са c.897G> T и p.926Q. Първата мутация засяга участък, който взаимодейства с активния сайт, наречен Switch I. Хомозиготите за мутацията проявяват фенотипа рано, причинявайки тежки ефекти.

Втората мутация засяга регион на заредени остатъци, в алфа спирала в опашката на миозин VI. Този регион е важен за проксимална двигателна димеризация и засяга стереоцилиарната функция на миозин VI.

Друга мутация е p.Asn207Ser, който произвежда мотор, неспособен да произвежда сила. Това е така, защото Asn 207 е аминокиселинен остатък на активното място, чиято функция е свързването и хидролизата на АТФ.

Мутацията p.Arg657Trp води до загуба на функция на миозин VI. Остатъкът от Arg участва в конформационните промени, които свързват хидролизата с движението на миозина.

Миозин X и рак

Миозин X (Myo10) е нетрадиционен миозин, който се експресира в мозъка, ендотелиума и много епителии. Myo10 и три класа проекти на базата на актин (филоподия, инвадоподия и подобни на филоподия проекции) работят по време на метастази на рак.

Инвазивните ракови клетки имат голям брой филоподии и изразяват високи нива на фашина. Този протеин прави кръстосани връзки между актиновите нишки. За да избягат от първичния тумор, се образуват инвадоподии, богати на протеолитична активност, които усвояват околния извънклетъчен матрикс.

След като клетките достигнат до извънклетъчната матрица, филоподиевите проекции помагат да се разпръснат и колонизират. Високите нива на Myo10 показват висока агресивност и метастази при рак на гърдата.

MyoX заглушаването води до загуба на метастатичен характер на клетките, които не са в състояние да формират проекции на базата на актин. Всички тези проекции притежават сраствания на базата на интегрин, които се пренасят от Myo10 във филоподиума.

MyoX участва в образуването на центрозомата. Отсъствието на MyoX благоприятства формирането на многополюсни вретена. MyoX също участва в сигнализирането в ракови клетки. Например MyoX се активира от 3,4,5, -носитол трифосфат (PIP3).

Препратки

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., et al. 2007. Молекулярна биология на клетката. Garland Science, Ню Йорк.
2. Brownstein, Z., Abu-Rayyan, A., Karfunkel-Doron, D., Sirigu, S., Davido, B., Shohat, M., Frydman, M., Houdusse, A., Kanaan, M., Avraham, К. 2014. Нови мутации на миозин за наследствена загуба на слуха, разкрити чрез целенасочено геномно улавяне и масово паралелно секвениране. European Journal of Human Genetics, 22: 768-775.
3. Courson, DS и Cheney, RE 2015. Миозин-X и болест. Експериментално изследване на клетките, 334: 10-15.
4. Лодиш, Х., Берк, А., Зипурски, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Клетъчна и молекулярна биология. Редакция Медика Панамерикана, Буенос Айрес, Богота, Каракас, Мадрид, Мексико, Сао Пауло.
5. Schliwa, M. and Woehlke, G. 2003. Молекулни двигатели. Природа, 422: 759-765.
6. Vale, RD 2003. Молекулярната кутия с инструменти за вътрешноклетъчен транспорт. Клетка, 112: 467-480.