Ciri -ciri mikrofilam, struktur, fungsi, patologi

The microfilaments o filamen actin, adalah salah satu daripada tiga komponen asas sitoskelet sel eukariotik.

Dalam eukariota, pengekodan gen untuk mikrofilamen actin sangat dipelihara dalam semua organisma, jadi mereka sering digunakan sebagai penanda molekul untuk pelbagai kajian.

Gambar filamen actin sel yang dicelup (Sumber: Howard Vindin [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)

Mikrofilamen diedarkan di seluruh sitosol, tetapi mereka sangat banyak di rantau yang mendasari membran plasma, di mana mereka membentuk rangkaian yang kompleks dan dikaitkan dengan protein khas lain untuk membentuk sitoskeleton.

Rangkaian mikrofilam dalam sitoplasma sel mamalia dikodkan oleh dua daripada enam gen yang diterangkan untuk actin, yang terlibat dalam dinamik mikrofilam dan yang sangat penting semasa pembezaan sel stem.

Ramai penulis bersetuju bahawa mikrofilamen adalah protein yang paling pelbagai, serba boleh dan penting dari sitoskeleton sel -sel paling eukariotik, dan penting untuk diingat bahawa ini tidak terdapat dalam mikroorganisma prokariotik.

Walau bagaimanapun, dalam sel -sel ini, terdapat filamen homolog untuk mikrofilam, tetapi yang dibentuk oleh protein lain: protein MREB.

Pada masa ini, dianggap bahawa gen yang dikodkan untuk protein ini adalah gen nenek moyang yang mungkin untuk actin eukaryotic. Walau bagaimanapun, homologi urutan asid amino yang membentuk protein MREB hanya 15% berkenaan dengan urutan actin.

Seperti bahagian asas sitoskeleton, sebarang kecacatan fenotip kedua -dua dalam microtubules dan filamen pertengahan dan mikrofilamen actin (sitoskeleton) boleh menyebabkan patologi sel dan sistemik yang berlainan.

[TOC]

Ciri -ciri dan struktur

Mikrofilamen terdiri daripada monomer protein keluarga actin, yang sangat banyak protein kontraksi dalam sel eukariotik, kerana mereka turut mengambil bahagian dalam penguncupan otot.

Filamen ini mempunyai diameter antara 5 dan 7 nm, jadi mereka juga dikenali sebagai filamen nipis dan terdiri daripada dua bentuk actin: bentuk globular (actin g) dan bentuk filamen (actin F).

Protein yang mengambil bahagian dalam sitoskeleton dikenali sebagai γ dan β actines, manakala mereka yang mengambil bahagian dalam penguncupan biasanya actin α.

Boleh melayani anda: sitoplasma: fungsi, bahagian dan ciri

Perkadaran actin globular dan actin filamen dalam sitosol bergantung kepada keperluan selular, kerana mikrofilamen adalah struktur yang sangat berubah -ubah dan serba boleh, yang sentiasa pertumbuhan dan pemendekan kerana pempolimeran dan depolimeterisasi.

Actin G adalah protein globular kecil, terdiri daripada hampir 400 asid amino dan sekitar 43 kDa berat molekul.

Monomer actin g yang membentuk mikrofilamen diperintahkan dalam bentuk helai helical, kerana masing -masing menderita kilasan ketika dikaitkan dengan yang berikut.

Actin G dikaitkan dengan molekul Ca2+ dan ATP lain, yang menstabilkan bentuk globularnya; Walaupun actin F diperolehi selepas hidrolisis fosfat terminal molekul ATP dalam actin g, yang menyumbang kepada pempolimeran.

Organisasi

Filamen actin boleh dianjurkan dalam bentuk "rasuk" atau "rangkaian" yang mempunyai fungsi yang berbeza di dalam sel. Rasuk membentuk struktur selari yang dikaitkan dengan jambatan salib yang agak tegar.

Rangkaian, sebaliknya, adalah struktur yang lebih selesa, seperti jejaring tiga dimensi dengan sifat -sifat gel separuh kolid.

Terdapat banyak protein yang dikaitkan dengan filamen actin atau microfilament dan yang dikenali sebagai ABP (dari Bahasa Inggeris Actin mengikat protein), yang mempunyai laman web tertentu untuk ini.

Banyak protein ini membolehkan mikrofilamen berinteraksi dengan dua komponen lain sitoskeleton: microtubules dan filamen pertengahan, serta dengan komponen lain dari muka dalaman membran plasma.

Antara protein lain yang berinteraksi dengan mikrofilam adalah lembaran nuklear dan spektrin (dalam sel darah merah).

Bagaimana filamen actin terbentuk?

Oleh kerana monomer actin globular selalu bergabung dengan cara yang sama, berorientasikan ke arah yang sama, mikrofilamen mempunyai polaritas yang ditetapkan, dengan dua ekstrem: satu "lebih" dan satu "kurang".

Polariti filamen ini sangat penting, kerana mereka berkembang dengan lebih cepat kerana akhir positif mereka, di mana monomer actin g baru ditambah.

Perwakilan grafik microfilament actin (Sumber: Kerja Derivatif: Retama (Talk) Thin_Filament_Formation.SVG: Mikael Häggström [Domain Awam] melalui Wikimedia Commons)

Perkara pertama yang berlaku semasa pempolimeran filamen actin adalah proses yang dikenali sebagai "nukleasi", yang terdiri daripada persatuan tiga monomer protein.

Boleh melayani anda: plasomolisis

Kepada monomer baru ini yang ditambahkan oleh kedua -dua hujungnya, sehingga filamen tumbuh. Monomer actin G mampu menghidrolisis ATP dengan setiap kesatuan, yang mempunyai implikasi dalam kelajuan pempolimeran, kerana bahagian actin-ATP memisahkan lebih banyak kesukaran daripada actin-ADP.

ATP tidak diperlukan untuk pempolimeran dan fungsi konkrit hidrolisisnya belum dijelaskan.

Beberapa penulis menganggap bahawa, kerana peristiwa pempolimeran actin cepat.

Peraturan

Kedua -dua pempolimeran filamen actin dan depolimerinya adalah proses yang sangat dikawal oleh satu siri protein tertentu, yang bertanggungjawab untuk pembentukan semula filamen.

Contoh protein yang mengawal depolimer. Satu lagi protein, prophylaine, mempunyai fungsi yang bertentangan, kerana ia merangsang persatuan monomer (dengan merangsang pertukaran ADP untuk ATP).

Fungsi

Mikrofilamen berinteraksi dengan filamen myosin yang dikaitkan dengan protein transmembran yang mempunyai domain di sitosol dan sel luar negara yang lain, jadi mereka mengambil bahagian dalam proses mobiliti sel.

Mikrofilam ini yang dikaitkan dengan membran plasma memeterai tindak balas selular yang berbeza kepada pelbagai jenis rangsangan. Sebagai contoh, lekatan sel tisu epitel diarahkan oleh protein transmembran yang dikenali sebagai kadherinas, yang berinteraksi dengan mikrofilam untuk merekrut faktor tindak balas.

Filamen actin berinteraksi dengan filamen perantaraan untuk membuat rangsangan ekstraselular menghantar ke tempat -tempat utama seperti ribosom dan kromosom di dalam nukleus.

Perwakilan fungsi motor intraselular mikrofilam actin (Sumber: Boumphreyfr [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0)] melalui Wikimedia Commons)

Fungsi microfilaments klasik dan sangat dikaji adalah keupayaannya untuk membentuk "jambatan", "rel" atau "lebuh raya" untuk pergerakan protein motor myosin I, yang mampu memuatkan vesikel pengangkutan dari organel ke plasma membran pada rahsia laluan.

Mikrofilamen juga berinteraksi dengan myosin II untuk menubuhkan cincin kontraksi yang dibentuk semasa sitokinesis, tepat pada peringkat terakhir bahagian sel di mana sitosol dipisahkan dari sel batang dan anak perempuan.

Boleh melayani anda: leukosit polimorfonuklear

Secara umum, mikrofilamen berbentuk actin memodulasi pengedaran sesetengah organel seperti kompleks Golgi, retikulum endoplasma dan mitokondria. Di samping itu, mereka turut mengambil bahagian dalam kedudukan spatial RNMS supaya mereka dibaca oleh ribosom.

Seluruh set telefon bimbit mikrofilamen, terutamanya yang berkait rapat dengan membran plasma, mengambil bahagian dalam pembentukan sel membran sel yang beralun yang mempunyai pergerakan aktif yang berterusan.

Mereka juga mengambil bahagian dalam pembentukan microvings dan protuberances biasa lain di permukaan banyak sel.

Contoh fungsi di hati

Mikrofilamen mengambil bahagian dalam proses rembesan hempedu dalam hepatosit (sel hati) dan juga dalam pergerakan peristaltik (penguncupan yang diselaraskan).

Mereka menyumbang kepada pembezaan domain membran plasma berkat persatuan mereka dengan unsur -unsur sitosolik yang berbeza dan kawalan yang mereka lakukan pada topografi unsur -unsur intraselular ini.

Patologi yang berkaitan

Terdapat beberapa penyakit yang berkaitan dengan kecacatan utama dalam struktur atau dengan protein dan enzim pengawalseliaan dalam sintesis mikrofilam, walaupun ini terlibat secara langsung dalam banyak fungsi.

Indeks penyakit dan kecacatan yang rendah dalam struktur utama mikrofilam adalah disebabkan oleh fakta bahawa terdapat banyak gen pengekodan kedua -dua actin dan protein pengawalseliaannya, fenomena yang dikenali sebagai "redundansi genetik".

Salah satu patologi yang paling banyak dikaji ialah vitrifikasi oosit pada sitoskeleton mereka, di mana gangguan diperhatikan dalam rangkaian mikrofilam kortikal, serta depolimerisasi dan penyusunan mikrotubul dari spindle mitosis.

Secara umum, vitrifikasi ini menyebabkan penyebaran kromosom, kerana ia membawa kepada perselisihan dalam pemadatan keseluruhan kromatin.

Sel -sel yang mempunyai organisasi yang lebih besar dan perkadaran mikrofilam di sitoskeleton mereka adalah sel -sel otot striated, oleh itu, kebanyakan patologi dikaitkan dengan kerosakan radas kontraksi.

Mikrofilamen yang rosak atau tidak juga dikaitkan dengan penyakit tulang yang dikenali sebagai penyakit paget.

Rujukan

1. Aguilar-Cuenca, R., Llorente-gonzález, c., Vicente, c., & Vicente-Manzanares, m. (2017). Dinamik lekatan yang diselaraskan mikrofilam memacu penghijrahan sel tunggal dan bentuk tisu siapa. F1000Resarch, 6.
2. Dua ubat, c. G., Chhabra, d., KEKIC, m., Jari, i. V., Tsubakihara, m., Berry, d. Ke., & Nosworthy, n. J. (2003). Protein mengikat actin: peraturan mikrofilam sitoskeletal. Kajian fisiologi, 83(2), 433-473.
3. Guo, h., Fauci, l., Shelley, m., & Kanso, dan. (2018). Kebolehbaikan dalam penyegerakan mikrofilam yang digerakkan. Jurnal Mekanik Fluida, 836, 304-323.
4. Pelancaran., Langer, r., & Vacanti, J. P. (Eds.). (2011). Prinsip kejuruteraan tisu. Akhbar Akademik.
5. Robbins, j. (2017). Penyakit sitoskeleton: Deminopati. Dalam myopathies kardioskeletal pada kanak -kanak dan orang dewasa anda (pp. 173-192). Akhbar Akademik.