Актин: Разлика помеѓу преработките

[проверена преработка][проверена преработка]
Избришана содржина Додадена содржина
додаток на текст
дополнување
Ред 62:
=== F-актин ===
[[Податотека:Actin filament atomic model.png|мини|305x305пкс|F-актин; површинска репрезентација на повторување од 13 подединици според моделот за актински филамент на Кен Холмс.]]
Класичниот опис на F-актинот гласи дека тој претставува филаментозна структура која може да се смета како едноверижен леворотирачки хеликс, со ротација од 166° околу хеликсната оска и аксијална транслација од 27,5 Å, или како едноверижен декстроротирачки хеликс, со накрсно растојание од 350-380 Å, каде секој актин е опкружен со четири други актини. Симетријата на актинскиот полимер кај 2,17 подединици при едно свртување на хеликсот е некомпатибилна со формирањето на [[Кристал|кристали]], што е единствено можно со симетрија од точно 2, 3, 4 или 6 подединици при едно свртување. Затоа треба да се конструираат модели кои ги објаснуваат овие аномалии со употреба на податоци од [[Електронски микроскоп|електронска микроскопија]], [[Криоелектронска микроскопија|криоелектронска микроскопија]], кристализација на димери во различни положби и [[Рендгенска кристалографија|дифракција на рендгенски зраци]].<ref name=":5" /><ref name=":9" /> Треба да се нагласи дека не е точно да се зборува за „структура“ кај една толку динамична молекула како што е актинскиот филамент. Во реалноста станува збор за различни структурни состојби, кај кои вредноста на аксијалната транслација останува константна на 27,5 Å, додека податоците за ротацијата на подединицата покажуваат значителна варијабилност, со поместувања до 10% од нејзината оптимална положба, која најчесто се набљудува. Некои протеини, како што е [[Кофилин|кофилинот]], се чини дека го зголемуваат аголот на свртување, но ова може да се толкува како воспоставување на различни структурни состојби. Овие може да бидат значајни во процесот на полимеризација.<ref name=":13">{{Наведено списание|last=Reisler|first=Emil|last2=Egelman|first2=Edward H.|date=2007-12-14|title=Actin structure and function: what we still do not understand|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17965017|journal=The Journal of Biological Chemistry|volume=282|issue=50|pages=36133–36137|doi=10.1074/jbc.R700030200|issn=0021-9258|pmid=17965017}}</ref>
 
Што се однесува на вредностите на радиусот на свртување и дебелината на филаментите, постои помала согласност: додека првите модели измериле должина од 25 Å, поновите кристалографски податоци, поддржани од криоелектронска микроскопија, наведуваат должина од 23,7 Å. Овие истражувања ги имаат идентификувано контактните точки помеѓу мономерите. Некои се формираат со единици на истиот синџир, помеѓу „бодликавиот“ крај на еден мономер и „шилестиот“ крај на следниот мономер. Мономерите од соседните синџири прават латерални (странични) контакти преку проекции од поддоменот IV, каде најважните проекции се оние формирани од C-терминалот и хидрофобната врска формирана од три тела кои ги вклучуваат аминокиселинските остатоци 39-42, 201-203 и 286. Овој модел сугерира дека филаментот е изграден од мономери во формација на „плоча“, во која поддомените се свртуваат околу себе. Оваа форма, исто така, се среќава и кај бактерискиот актински хомолог [[MreB]].<ref name=":5" />
Ред 69:
Хеликалниот F-актински филамент кој се наоѓа во мускулите содржи и молекула на [[тропомиозин]], кој претставува протеин долг 40 nm, обвиткан околу F-актинскиот хеликс.<ref name=":9" /> За време на фазата на релаксација, тропомиозинот ги покрива активните места на актинот, така што интеракцијата помеѓу актинот и миозинот не може да се одвива за да се создаде мускулна контракција. Постојат и други протеински молекули врзани за тропомиозинската нишка, а тоа се [[Тропонин|тропонините]], кои имаат три полимери: [[Тропонин I|тропонин I]], [[Тропонин T|тропонин T]] и [[Тропонин C|тропонин C]].<ref>{{Наведена книга|title=Textbook of medical physiology|last=Hall|first=JE|publisher=Elsevier Saunders|year=2006|isbn=978-0-7216-0240-0|location=St. Louis, Mo|pages=76}}</ref>
 
=== Склопување ===
[[Податотека:Prefoldin.png|мини|259x259пкс|Модел на лента добиен со употреба на PyMOL програмата на кристалографи од префолдин протеини од архејата ''Pyrococcus horikoshii''. Шестте суперсекундарни структури се во форма на намотани хеликси кои „висат“ од централните бета цилиндри. Еукариотскиот префолдин има слична структура.]]
Актинот спонтано го стекнува поголемиот дел од својата [[Терциерна структура на белковините|терциерна структура]].<ref name=":11">{{Наведено списание|last=Martín-Benito|first=Jaime|last2=Boskovic|first2=Jasminka|last3=Gómez-Puertas|first3=Paulino|last4=Carrascosa|first4=José L.|last5=Simons|first5=C. Torrey|last6=Lewis|first6=Sally A.|last7=Bartolini|first7=Francesca|last8=Cowan|first8=Nicholas J.|last9=Valpuesta|first9=José M.|date=2002-12-02|title=Structure of eukaryotic prefoldin and of its complexes with unfolded actin and the cytosolic chaperonin CCT|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12456645|journal=The EMBO journal|volume=21|issue=23|pages=6377–6386|issn=0261-4189|pmid=12456645}}</ref> Меѓутоа начинот на кој се здобива со својата потполно функционална форма од својата новосинтетизирана нативна форма е посебен и скоро уникатен во протеинската хемија. Причината за овој посебен пат можеби е потребата да се избегне присуство на неправилно склопени актински мономери, кои можат да бидат токсични, бидејќи можат да дејствуваат како неефикасни терминатори на полимеризацијата. Сепак, тој е клучен за стабилноста на цитоскелетот, а дополнително, тој е суштински процес за координација на [[Клеточен циклус|клеточниот циклус]].<ref>{{Наведено списание|last=Vandamme|first=Drieke|last2=Lambert|first2=Ellen|last3=Waterschoot|first3=Davy|last4=Cognard|first4=Christian|last5=Vandekerckhove|first5=Joël|last6=Ampe|first6=Christophe|last7=Constantin|first7=Bruno|last8=Rommelaere|first8=Heidi|date=2009-7|title=alpha-Skeletal muscle actin nemaline myopathy mutants cause cell death in cultured muscle cells|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19393268|journal=Biochimica Et Biophysica Acta|volume=1793|issue=7|pages=1259–1271|doi=10.1016/j.bbamcr.2009.04.004|issn=0006-3002|pmid=19393268}}</ref><ref name=":12">{{Наведено списание|last=Brackley|first=Karen I.|last2=Grantham|first2=Julie|date=2009-1|title=Activities of the chaperonin containing TCP-1 (CCT): implications for cell cycle progression and cytoskeletal organisation|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18595008|journal=Cell Stress & Chaperones|volume=14|issue=1|pages=23–31|doi=10.1007/s12192-008-0057-x|issn=1355-8145|pmc=PMCPMC2673901|pmid=18595008}}</ref>
Ред 79:
За препознавање на актинот и тубулинот се користат различни подединици, иако постои мало преклопување. Кај актинот, подединиците кои се врзуваат со префолдинот се веројатно PFD3 и PFD4, кои се врзуваат на две места: едното е помеѓу остатоците 60-79, а другото е помеѓу остатоците 170-198. Актинот бива препознаен, „натоварен“ и „испорачан“ до цитозолниот шаперонин (CCT) во отворена конформација.<ref name=":11" /> Кога актинот е испорачан, контактот е толку краткотраен што не се формира терцијарен комплекс, а префолдинот веднаш се ослободува.<ref>{{Наведено списание|last=Simons|first=C. Torrey|last2=Staes|first2=An|last3=Rommelaere|first3=Heidi|last4=Ampe|first4=Christophe|last5=Lewis|first5=Sally A.|last6=Cowan|first6=Nicholas J.|date=2004-02-06|title=Selective contribution of eukaryotic prefoldin subunits to actin and tubulin binding|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14634002|journal=The Journal of Biological Chemistry|volume=279|issue=6|pages=4196–4203|doi=10.1074/jbc.M306053200|issn=0021-9258|pmid=14634002}}</ref>
CCT потоа покренува секвенцијално склопување на актинот преку формирање на врски со неговите подединици, наместо едноставно да го затвори во својата празнина.<ref>{{Наведено списание|last=Martín-Benito|first=Jaime|last2=Grantham|first2=Julie|last3=Boskovic|first3=Jasminka|last4=Brackley|first4=Karen I.|last5=Carrascosa|first5=José L.|last6=Willison|first6=Keith R.|last7=Valpuesta|first7=José M.|date=2007-3|title=The inter-ring arrangement of the cytosolic chaperonin CCT|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17304242|journal=EMBO reports|volume=8|issue=3|pages=252–257|doi=10.1038/sj.embor.7400894|issn=1469-221X|pmc=PMCPMC1808031|pmid=17304242}}</ref> За оваа цел поседува специфични области за препознавање во својот апикален β-домен. Првата фаза на склопувањето се состои од препознавањето на остатоците 245-249. Потоа други детерминанти воспоставуваат контакти.<ref>{{Наведено списание|last=Neirynck|first=Katrien|last2=Waterschoot|first2=Davy|last3=Vandekerckhove|first3=Joël|last4=Ampe|first4=Christophe|last5=Rommelaere|first5=Heidi|date=2006-01-06|title=Actin interacts with CCT via discrete binding sites: a binding transition-release model for CCT-mediated actin folding|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16300788|journal=Journal of Molecular Biology|volume=355|issue=1|pages=124–138|doi=10.1016/j.jmb.2005.10.051|issn=0022-2836|pmid=16300788}}</ref> И актинот и тубулинот се врзуваат за CCT во отворени конформации, во отсуство на ATP. Во случајот на актинот, две подединици се врзани за време на секоја конформациска промена, додека кај тубулинот врзувањето е за четири подединици. Актинот има специфични врзувачки подединици кои стапуваат во интеракција со δ и β-CCT подединиците или со δ-CCT и ε-CCT. По врзувањето на AMP-PNP за CCT, супстратите влегуваат во празнината на шаперонинот. Исто така, во случајот на актинот, се чини дека [[CAP1|CAP протеинот]] е потребен како кофактор во последните фази на неговото склопување.<ref name=":12" />
 
=== Каталитички механизам на ATPазата ===
Актинот е [[Аденозинтрифосфатаза|ATPаза]], односно [[ензим]] кој [[Хидролиза|хидролизира]] ATP. Оваа група на ензими се карактеризираат со мала брзина на каталитичката реакција. Познато е дека оваа ATPаза е „активна“, т.е. нејзината брзина се зголемува за околу 40.000 пати кога актинот е дел од филамент.<ref name=":13" /> Референтната вредност за оваа брзина на хидролиза во идеални услови е околу 0,3 s<sup>-1</sup>. Неорганскиот фосфат останува врзан за актинот, веднаш до ADP молекулата, релативно долго време, сè додека не се ослободи кооперативно од внатрешноста на филаментот.<ref>{{Наведено списание|last=Vavylonis|first=Dimitrios|last2=Yang|first2=Qingbo|last3=O'Shaughnessy|first3=Ben|date=2005-06-14|title=Actin polymerization kinetics, cap structure, and fluctuations|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15939882|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|volume=102|issue=24|pages=8543–8548|doi=10.1073/pnas.0501435102|issn=0027-8424|pmc=PMCPMC1150824|pmid=15939882}}</ref><ref>{{Наведено списание|last=Katkar|first=Harshwardhan H.|last2=Davtyan|first2=Aram|last3=Durumeric|first3=Aleksander E. P.|last4=Hocky|first4=Glen M.|last5=Schramm|first5=Anthony C.|last6=De La Cruz|first6=Enrique M.|last7=Voth|first7=Gregory A.|date=2018-10-16|title=Insights into the Cooperative Nature of ATP Hydrolysis in Actin Filaments|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30249402|journal=Biophysical Journal|volume=115|issue=8|pages=1589–1602|doi=10.1016/j.bpj.2018.08.034|issn=1542-0086|pmc=PMCPMC6260209|pmid=30249402}}</ref>
Точните молекуларни детали на каталитичкиот механизам сè уште не се потполно разјаснети. Иако има многу дебати на ова прашање, се чини сигурно дека „затворената“ конформација е потребна за хидролиза на ATP, а се смета дека аминокиселинските остатоци кои се вклучени во овој процес се придвижуваат на соодветното растојание.<ref name=":13" /> [[Глутаминска киселина|Глутаминската киселина]] Glu137 е еден од клучните остатоци и се наоѓа во поддоменот I. Нејзината функција е да ја врзе молекулата на вода која [[Нуклеофил|нуклеофилно]] ја напаѓа γ-фосфатната врска на ATP, додека нуклеотидот е силно врзан за поддомените III и IV. Бавноста на каталитичкиот процес се должи на големото растојание и искривената положба на молекулата на вода во однос на реактантот. Многу е веројатно дека конформационата промена меѓу G и F формите на актинот, како резултат на ротација на домените, го поместува остатокот Glu137 поблиску, овозможувајќи ја хидролизата на ATP. Овој модел сугерира дека полимеризацијата и функцијата на ATPазата веднаш стануваат независни една од друга.<ref name=":5" /><ref name=":9" /> Трансформацијата од „отворена“ во „затворена“ состојба помеѓу G и F формите на актинот и нејзините импликации на релативното придвижување на неколку клучни остатоци се карактеризирани во [[Молекуларна динамика|молекуларната динамика]] и [[QM/MM]] симулациите.<ref>{{Наведено списание|last=McCullagh|first=Martin|last2=Saunders|first2=Marissa G.|last3=Voth|first3=Gregory A.|date=2014-09-17|title=Unraveling the mystery of ATP hydrolysis in actin filaments|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25181471|journal=Journal of the American Chemical Society|volume=136|issue=37|pages=13053–13058|doi=10.1021/ja507169f|issn=1520-5126|pmc=PMCPMC4183606|pmid=25181471}}</ref><ref>{{Наведено списание|last=Saunders|first=Marissa G.|last2=Voth|first2=Gregory A.|date=2011-10-14|title=Water molecules in the nucleotide binding cleft of actin: effects on subunit conformation and implications for ATP hydrolysis|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21856312|journal=Journal of Molecular Biology|volume=413|issue=1|pages=279–291|doi=10.1016/j.jmb.2011.07.068|issn=1089-8638|pmid=21856312}}</ref>
 
== Генетика ==
Актинот е еден од најсочуваните протеини во текот на еволуцијата бидејќи стапува во интеракција со многу други протеини.<ref name=":1" />
 
[[Квасец|Квасните габи]] имаат само еден [[ген]] кој кодира за актин, но посложените еукариоти обично вршат [[Генска експресија|експресија]] на неколку изоформи на актинот, кои ги кодира фамилија на сродни гени. [[Цицачи|Цицачите]] имаат најмалку шест актински изоформи кодирани од одделни гени,<ref>{{Наведено списание|last=Vandekerckhove|first=J.|last2=Weber|first2=K.|date=1978-12-25|title=At least six different actins are expressed in a higher mammal: an analysis based on the amino acid sequence of the amino-terminal tryptic peptide|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/745245|journal=Journal of Molecular Biology|volume=126|issue=4|pages=783–802|issn=0022-2836|pmid=745245}}</ref> кои се поделени во три класи врз основа на нивните [[Изоелектрична точка|изоелектрични точки]]: алфа, бета и гама. Алфа актините, најчесто, се среќаваат во мускулното ткиво, додека бета и гама изоформите се наоѓаат во не-мускулните клетки. Иако аминокиселинските секвенци и ''in vitro'' својствата на овие изоформи се многу слични, тие не можат да бидат заменети една за друга во ''in vivo'' услови.<ref>{{Наведено списание|last=Khaitlina|first=S. Y.|date=2001|title=Functional specificity of actin isoforms|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11061563|journal=International Review of Cytology|volume=202|pages=35–98|issn=0074-7696|pmid=11061563}}</ref>
 
Типичниот ген за актин има околу 100-нуклеотиден 5’ UTR (aнгл. ''5′ untranslated region:'' [[5’-нетранслатирана област]]), 1200-нуклеотиден транслатиран регион и 200-нуклеотиден 3’ UTR (aнгл. ''3′ untranslated region'': [[3’-нетранслатирана област]]). Повеќето актински гени поседуваат [[Интрон|интрони]].
Сите несферични прокариоти поседуваат гени кои кодираат хомолози на актинот (како што е [[MreB]]). Овие гени изгледа дека се важни за одржување на формата на прокариотската клетка. Генот ParM, кој се наоѓа во [[Плазмид|плазмидите]], кодира за протеин сличен на актинот чија полимерна форма е динамички нестабилна, а има особина да изврши раздвојување на плазмидската [[ДНК]] во клетките-ќерки за време на клеточната делба. Овој механизам на раздвојување на плазмидската ДНК е аналоген на улогата на [[Микротубула|микротубулите]] во процесот на [[митоза]] кај еукариотите.<ref>{{Наведено списание|last=Garner|first=Ethan C.|last2=Campbell|first2=Christopher S.|last3=Weibel|first3=Douglas B.|last4=Mullins|first4=R. Dyche|date=2007-03-02|title=Reconstitution of DNA segregation driven by assembly of a prokaryotic actin homolog|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17332412|journal=Science (New York, N.Y.)|volume=315|issue=5816|pages=1270–1274|doi=10.1126/science.1138527|issn=1095-9203|pmc=PMCPMC2851738|pmid=17332412}}</ref>
 
== Наводи ==
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/wiki/Актин