MIOZIN: JELLEMZŐK, SZERKEZET, TÍPUSOK ÉS FUNKCIÓK - BIOLÓGIA - 2026

A miozin egy fehérje eredetű molekuláris motor, amely képes aktív filamentumokon mozogni a citoszolban. A miozin mozgását vezérlő energia az ATP hidrolíziséből származik. Emiatt a miozinot gyakran mechanikai kémiai enzimként definiálják.

Az eukariótákban a miozin nagyon gazdag fehérje. Különböző típusú miozinok vannak, amelyeket egy géncsalád kódol. Az élesztőkben öt osztályt különböztetünk meg, míg az emlősökben tucatot írtak le.

Forrás: David Richfield (Felhasználó: Slashme) Ha ezt a képet külső munkákban használja, az alábbiak szerint idézhető: Richfield, David (2014). "David Richfield orvosi galéria". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.009. ISSN 2002-4436.

A miozin sokféle funkcióval rendelkezik. Az I. miozin az aktinnal együtt részt vesz a keratociták mozgásában.

A miozin II merevséget biztosít a plazmamembránhoz, részt vesz a citokinezisben és az izmok összehúzódásában. Mind az I, mind a II miozin együttműködik a sejtek migrációjában. Az I és V myosins az aktin filamentumok mentén vezikuláris transzportot hajtanak végre.

Szerkezet

Az elektronmikroszkópos felvételekben a miozin izoformák tipikus szerkezetének három doménje van: fej, nyak és farok. Kimotripszinnel végzett hidrolízissel a fejből és a nyakból álló szegmenst, úgynevezett nehéz meromyosin (HMM), és a farok szegmenst, nevezik könnyű meromyosin (LMM)nak.

A fejdomén a nehéz lánc N-terminális vége, és a farokdomén a könnyű lánc C-terminális vége.

A miozin osztályait meg lehet különböztetni azt alkotó polipeptidláncok számától, valamint a nyakhoz kapcsolódó könnyű láncok mennyiségétől és osztályától.

Az I miozin polipeptid lánccal rendelkezik, amely fejet képez, és farokában nincs alfa-spirális régió. Míg az I. és a V miozinnak két polipeptidlánca van, tehát két fejet és farokot alkotnak, amelyben az alfa-spirális láncok rúdszerű szerkezetet képeznek.

Az I és V miozin kötőhelyei vannak a kalodulinnak, amely a könnyű láncokon szabályozza és megköti a Ca ^+2-t. Az I miozin Ca ^+2- t kötődik a könnyű láncokhoz, ám másképpen, mint a kalmodulin.

jellemzők

Mechanikai kémiai szinten a miozinok három jellemzővel rendelkeznek, nevezetesen:

- A miozin fej az a motordomén, amely diszkrét lépésekben halad előre: A miozin fejnek az aktin filamentumhoz való kapcsolódása, annak dőlése és az azt követő elválasztása a miozin mozgását eredményezi. Ez a folyamat ciklikus és az ATP-től függ.

- Konformációs változások: egy ATP-molekula hidrolízise kapcsolódik a miozin-molekula minden egyes lépéséhez az amplifikáció és átvitel szintjein keresztül. Ez a miozin konformációs változásaival jár.

Az amplifikáció első szintjét az ATP gamma-foszfát-csoportjának elvesztése okozza, ami lehetővé teszi az ATP-kötőhely szerkezeti elemeinek átrendeződését. Ezt az átrendeződést az aktinkötő hely szerkezeti változásaival koordinálják.

Az amplifikáció második szintje magában foglalja az aktív hely konformációs változásának kommunikálását a karboxil-terminális szerkezeti elemekkel.

- Irányítás: a miozinokról polaritást vagy fordított irányosságot találtak az aktinszál (+) vége felé. Ez a következtetés az aktinszálcsúszás kísérletekből származik, fluoreszcens fénymikroszkóp segítségével.

Jellemzők

A miozin az aktinnal együtt részt vesz az izmok összehúzódásában, a sejtek adhéziójában, a citokinezisben, a kérgi membránok merevítésében és egyes vezikulák elmozdulásában, többek között a funkciók között.

A miozin hiányosságai patológiás állapotot okozhatnak. Például az I és V miozin hibái a miozin myopathiákhoz és a pigmentációs rendellenességekhez (Griscelli szindróma) kapcsolódnak. Mivel a miozin VI izoformák rendellenességei hallásvesztést okoznak.

Izomösszehúzódás

A vázizom funkcionális és szerkezeti egysége a sarkomer. Az izmok összehúzódásakor a szarkométer hossza eléri az eredeti hosszának 30% -át.

A szarkoméreket vastag miozin szálakból és vékony aktin szálakból állják, amelyek összetett módon vannak elrendezve. Általában a miozinfejek az izzóspirál disztális végén helyezkednek el, farokuk a sarkomer központja felé irányul, és a szervezet bipoláris.

Az izmok összehúzódásának előfordulásához a miozinfejeknek, az ellenkező végükön, a Z korong vagy az izzó végének (+) felé kell haladniuk. Mivel a vastag szálak szerveződése bipoláris, a vékony szálak elcsúszása a vastag szálakon az ATP által vezérelt.

Az elmozdulási erő azért következik be, mert egy vastag izzószál miozinfejeinek százai kölcsönhatásba lépnek egy vékony izzószállal.

citokinezis

A mitózis során, amikor az orsóoszlopok mikrotubulusai elválnak, az aktin és a miozin II összehúzó gyűrűt képez a sejt egyenlítőjén. Ez a gyűrű összehúzódik, csökkentve az átmérőjét, és a cellát két részre osztva.

Agykérgi membránok merevítése

A miozin II hiányos mutáns sejtekben a plazmamembrán könnyen deformálódik, amikor külső erőt alkalmaznak. Ez azért történik, mert a miozin II aggregációs erőt szolgáltat a plazmamembrán fehérjéinek.

Sejtadhézió

Az epiteliális szövetekben az aktin és a miozin II összehúzódó kötegei a plazmamembrán közelében helyezkednek el, és kör alakú övet alkotnak, amely körülveszi a belső sejtfelületet. Ez a kör alakú öv határozza meg a sejt alakját és fenntartja a sejtek közötti kapcsolatot.

A sejtek közötti érintkezés a kör alakú övnek a celluláris adhéziós molekulákkal való összekapcsolódásával történik, uniófehérjék útján.

Egyes vezikulák elmozdulása

Kísérleti bizonyítékok azt mutatják, hogy a V miozin membránszállítást hajt végre a Golgi készülékről a sejt perifériájára. Néhány bizonyíték a következő:

- Az idegszövet-sejtekben az asztrocita immunfluoreszcencia segítségével azt találtuk, hogy a V miozin a Golgi mellett található.

- Élesztőben a miozin V gén mutációi megzavarják a fehérje szekréciót, következésképpen a fehérjék felhalmozódnak a citoszolban.

- Az I miozin izoformái felelősek a vákuumok sejtmembrán felé történő szállításáért. A miozin I izoformáinak elleni specifikus antitestek felhasználásával kiderült, hogy ezek az izoformák a sejt különböző részeiben helyezkednek el.

Például, ha egy élő amőbát miozin-IC elleni antitesttel jelölnek, megáll a vákuum membránba történő szállítása. Emiatt a vákuum tágul és a sejt eltörik.

Miozinhoz kapcsolódó betegségek

Miozinok és halláskárosodás

Számos gén és mutáció okozza hallásvesztést. Ez a betegség gyakran monogenetikus.

A nem szokásos miozin mutációk, egy vagy két miozin fejjel, befolyásolják a belső fül működését. Néhány mutált miozin izoforma a miozin IIIA, a miozin VIIA és a miozin XVA. Nemrégiben két mutációt fedeztek fel a VI-es miozinban.

A VI miozin mutációi c.897G> T és p.926Q. Az első mutáció az I. helynek nevezett olyan régiót érinti, amely kölcsönhatásba lép az aktív hellyel. A mutáció homozigóta korán mutat fenotípust, súlyos hatásokat okozva.

A második mutáció a töltött aminosavak egy régióját érinti, egy alfa-hélixben a VI miozin farkában. Ez a régió fontos a proximális motor dimerizáció szempontjából, és befolyásolja a VI miozin sztereociliáris funkcióját.

Egy másik mutáció a p.Asn207Ser, amely olyan motort hoz létre, amely képtelenek erőt termelni. Ennek oka az, hogy az Asn 207 az aktív hely aminosavmaradványa, amelynek funkciója az ATP kötése és hidrolízise.

A p.Arg657Trp mutáció a miozin VI funkció elvesztését eredményezi. Az Arg maradék részt vesz a konformációs változásokban, amelyek a hidrolízist a miozin mozgásával társítják.

Miozin X és a rák

A miozin X (Myo10) egy nem szokatlan miozin, amely az agyban, az endotéliumban és számos epitéliában expresszálódik. A Myo10 és az aktin alapú vetítés három osztálya (filopodia, invadopodia és filopodia-szerű vetületek) működik a rák metasztázisában.

Az invazív rákos sejtekben nagyszámú filopodia található, és nagyfokú fascina expresszálódik. Ez a fehérje térhálósítást hoz létre az aktinszálak között. A primer daganat elkerülése érdekében invadopodia alakul ki, gazdag proteolitikus aktivitással, amely megemészti a környező extracelluláris mátrixot.

Amint a sejtek elérték az extracelluláris mátrixot, a filopodia-szerű kiemelkedések segítenek diszpergálódni és kolonizálni. A Myo10 magas szintje nagyfokú agresszivitást és metasztázisokat mutat az emlőrákban.

A MyoX elnémítása olyan sejtek metasztatikus jellegének elvesztését eredményezi, amelyek nem képesek aktin alapú vetületek kialakítására. Ezen vetületek mindegyike integrin-alapú adhéziókkal rendelkezik, amelyeket a Myo10 hordoz a filopátriumban.

A MyoX részt vesz a centroszóma kialakulásában. A MyoX hiánya elősegíti a multipoláris orsók kialakulását. A MyoX a rákos sejtek jelátvitelében is részt vesz. Például a MyoX-ot 3,4,5-inositol-trifoszfát (PIP3) aktiválja.

Irodalom

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., et al. 2007. A sejt molekuláris biológiája. 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. Új öröklött hallásvesztéses miozin mutációk, amelyeket célzott genomi befogás és masszív párhuzamos szekvenálás mutat be. European Journal of Human Genetics, 22: 768-775.
3. Courson, DS és Cheney, RE 2015. Myosin-X and Disease. Kísérleti sejtkutatás, 334: 10-15.
4. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Celluláris és molekuláris biológia. Szerkesztői Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogotá, Caracas, Madrid, Mexikó, Sāo Paulo.
5. Schliwa, M. és Woehlke, G. 2003. Molekuláris motorok. Nature, 422, 759-765.
6. Vale, RD 2003. A molekuláris motoros eszközkészlet az intracelluláris szállításhoz. Cell, 112, 467-480.