MYOZÍN: CHARAKTERISTIKA, ŠTRUKTÚRA, TYPY A FUNKCIA - BIOLÓGIE - 2026

Myosin je molekulárnej motor, proteínový, ktorý je schopný sa pohybovať na aktínu vlákien v cytosolu. Energia, ktorá riadi pohyb myozínu, pochádza z hydrolýzy ATP. Z tohto dôvodu je myozín často definovaný ako mechanochemický enzým.

V eukaryotoch je myozín veľmi hojným proteínom. Existujú rôzne triedy myozínu, ktoré sú kódované rodinou génov. V kvasinkách sa rozlišuje 5 tried, zatiaľ čo u cicavcov bolo opísaných niekoľko desiatok.

Zdroj: David Richfield (Užívateľ: Slashme) Keď sa tento obrázok používa v externých dielach, môže sa citovať nasledovne: Richfield, David (2014). "Lekárska galéria Davida Richfielda". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10,15347 / wjm / 2014.009. ISSN 2002-4436.

Myozín má širokú škálu funkcií. Myozín I sa spolu s aktínom zúčastňuje na pohybe keratocytov.

Myozín II poskytuje rigiditu plazmatickej membráne, zúčastňuje sa cytokinézy a svalovej kontrakcie. Myozíny I a II spolupracujú s migráciou buniek. Myozíny I a V uskutočňujú transport vezikúl pozdĺž aktínových vlákien.

štruktúra

V elektrónových mikrografoch má typická štruktúra izoforiem myozínu tri domény: hlavu, krk a chvost. Hydrolýzou chymotrypsínom sa získa segment pozostávajúci z hlavy a krku, nazývaného ťažký meromyosín (HMM), a chvostového segmentu, nazývaného ľahký meromyosín (LMM).

Hlavná doména je N-terminálny koniec ťažkého reťazca a koncová doména je C-terminálny koniec ľahkého reťazca.

Triedy myozínu môžu byť rozlíšené počtom polypeptidových reťazcov, ktoré ho tvoria, a množstvom a triedou ľahkého reťazca pripojeného k krku.

Myozín I má polypeptidový reťazec, ktorý tvorí hlavu a jeho chvost nemá alfa-helikálne oblasti. Zatiaľ čo myozíny I a V majú dva polypeptidové reťazce, a preto tvoria dve hlavy a chvost, v ktorých sa alfa-helikálne reťazce stočia do formy tyčovitej štruktúry.

Myozíny I a V majú väzbové miesta pre kalmodulín, ktorý reguluje a viaže Ca ⁺² na ľahkých reťazcoch. Myozín I viaže Ca ⁺² na ľahké reťazce, ale robí to iným spôsobom ako kalmodulín.

vlastnosti

Na mechanochemickej úrovni majú myozíny tri charakteristiky, a to:

- Myozínová hlava je motorickou doménou, ktorá postupuje v diskrétnych krokoch: Spojenie myozínovej hlavy k aktínovému vláknu, jeho sklon a následné oddelenie spôsobujú pohyb myozínu. Tento proces je cyklický a závisí od ATP.

- Zmeny konformácie: hydrolýza molekuly ATP je spojená s každým krokom molekuly myozínu prostredníctvom hladín amplifikácie a prenosu. To vyžaduje veľké konformačné zmeny v myozíne.

Prvá úroveň amplifikácie je spôsobená stratou gama-fosfátovej skupiny ATP, čo umožňuje reorganizáciu štruktúrnych prvkov vo väzbovom mieste ATP. Toto preusporiadanie je koordinované so štrukturálnymi zmenami v väzbovom mieste pre aktín.

Druhá úroveň amplifikácie zahŕňa komunikáciu konformačnej zmeny v aktívnom mieste so štruktúrnymi zložkami karboxylového terminálu.

- Smerovosť: Zistilo sa, že myozíny majú polaritu alebo opačnú smernosť k (+) koncu aktinového vlákna. Tento záver vychádza z experimentov sklzu s aktinovým vláknom s použitím mikroskopu s fluorescenčným svetlom.

Vlastnosti

Myozín sa spolu s aktínom zúčastňuje okrem iného na kontrakcii svalov, adhézii buniek, cytokinéze, stuhnutí kortikálnych membrán a vytesňovaní niektorých vezikúl.

Poruchy myozínu môžu spôsobiť patologické stavy. Napríklad poruchy myozínov I a V súvisia s myozínovými myopatiami a poruchami pigmentácie (Griscelliho syndróm). Zatiaľ čo poruchy izoforiem myozínu VI spôsobujú stratu sluchu.

Svalová kontrakcia

Funkčnou a štrukturálnou jednotkou kostrového svalu je sarkomér. Počas sťahovania svalov dosahuje dĺžka sarkomery 30% svojej pôvodnej dĺžky.

Sarcoméry sú tvorené hustými myozínovými vláknami a tenkými aktínovými vláknami, ktoré sú usporiadané komplexným spôsobom. Všeobecne sú myozínové hlavy umiestnené na vzdialených koncoch vlákna a ich chvosty smerujú do stredu sarkoméry a organizácia je bipolárna.

Aby došlo k kontrakcii svalov, musia sa myozínové hlavy na opačných koncoch pohybovať smerom k Z disku alebo (+) koncu vlákna. Pretože usporiadanie hrubých vlákien je bipolárne, dochádza k posúvaniu tenkých vlákien na hrubých vláknach poháňaným ATP.

K posuvnej sile dochádza, pretože stovky myozínových hláv hrubého vlákna interagujú s tenkým vláknom.

cytokineze

Počas mitózy, keď sa mikrotubuly na póloch vretena oddelia, tvoria aktín a myozín II kontraktilný kruh na rovníku bunky. Tento krúžok sa zmenšuje, zmenšuje jeho priemer a delí bunku na dve časti.

Stuženie kortikálnych membrán

V mutantných bunkách bez myozínu II sa plazmatická membrána pri pôsobení vonkajšej sily ľahko deformuje. Stáva sa to preto, že myozín II poskytuje agregačnú silu pre proteíny plazmatickej membrány.

Bunková adhézia

V epitelovom tkanive sa sťahujúce zväzky aktínu a myozínu II nachádzajú v blízkosti plazmovej membrány a tvoria kruhový pás, ktorý obklopuje vnútorný povrch buniek. Tento kruhový pletenec určuje tvar bunky a udržuje väzbu medzi bunkami.

Kontakt medzi bunkami nastáva spojením kruhového pásu s bunkovými adhéznymi molekulami pomocou spojovacích proteínov.

Vytesnenie niektorých vezikúl

Experimentálne dôkazy ukazujú, že myozín V vykonáva membránový transport z Golgiho aparátu na perifériu bunky. Niektoré dôkazy sú:

- V bunkách nervových tkanív sa pomocou imunofluorescencie astrocytov zistilo, že myozín V sa nachádza vedľa Golgi.

- V kvasinkách mutácie v géne myozínu V narušujú sekréciu proteínov, a preto sa proteíny akumulujú v cytosole.

- Izoformy myozínu I sú zodpovedné za transport vakuol k bunkovej membráne. Použitím špecifických protilátok proti izoformám myozínu I sa zistilo, že tieto izoformy sa nachádzajú v rôznych častiach bunky.

Napríklad, keď je živý améba značená protilátkou proti myozínovému IC, transport vakuoly do membrány je zastavený. Z tohto dôvodu sa vakuola rozširuje a bunkové praskne.

Choroby súvisiace s myozínom

Myozíny a strata sluchu

Existuje veľa génov a mutácií, ktoré spôsobujú stratu sluchu. Toto ochorenie je často monogénne.

Netradičné myozínové mutácie s jednou alebo dvoma myozínovými hlavami ovplyvňujú funkciu vnútorného ucha. Niektoré z mutovaných izoforiem myozínu sú myozín IIIA, myozín VIIA a myozín XVA. Nedávno boli objavené dve mutácie v myozíne VI.

Mutácie v myozíne VI sú c.897G> T a p.926Q. Prvá mutácia ovplyvňuje oblasť, ktorá interaguje s aktívnym miestom, ktorá sa nazýva Switch I. Homozygotná pre mutáciu vykazuje fenotyp skoro, čo spôsobuje vážne účinky.

Druhá mutácia ovplyvňuje oblasť nabitých zvyškov v alfa helixe na konci myozínu VI. Táto oblasť je dôležitá pre proximálnu motorickú dimerizáciu a ovplyvňuje stereociliárnu funkciu myozínu VI.

Inou mutáciou je p.Asn207Ser, ktorý vytvára motor neschopný produkovať silu. Dôvodom je, že Asn 207 je aminokyselinový zvyšok aktívneho miesta, ktorého funkciou je väzba a hydrolýza ATP.

Mutácia p.Arg657Trp vedie k strate funkcie myozínu VI. Zvyšok Arg je zapojený do konformačných zmien, ktoré spájajú hydrolýzu s pohybom myozínu.

Myozín X a rakovina

Myozín X (Myo10) je nekonvenčný myozín, ktorý sa exprimuje v mozgu, endoteli a mnohých epiteloch. Myo10 a tri triedy aktínových projekcií (filopodia, invadopodia a filopodia-like projekcie) fungujú počas metastázy rakoviny.

Invazívne rakovinové bunky majú veľké množstvo filopódií a exprimujú vysoké hladiny fasciny. Tento proteín vytvára zosieťovanie medzi aktínovými vláknami. Aby unikli primárnemu nádoru, vytvárajú sa invadopódie bohaté na proteolytickú aktivitu, ktoré trávia okolitú extracelulárnu matricu.

Len čo bunky dosiahnu extracelulárnu matricu, projekcie podobné filopódiám pomáhajú rozptyľovať a kolonizovať. Vysoké hladiny Myo10 naznačujú vysokú agresivitu a metastázy pri rakovine prsníka.

Umlčanie MyoX spôsobuje stratu metastatického charakteru buniek, ktoré nie sú schopné tvoriť projekcie založené na aktíne. Všetky tieto projekcie majú adhézie na báze integrínu, ktoré prenáša Myo10 vo filopodiu.

MyoX sa podieľa na tvorbe centrosómu. Neprítomnosť MyoX uprednostňuje tvorbu multipolárnych vretien. MyoX sa tiež podieľa na signalizácii v rakovinových bunkách. Napríklad, MyoX je aktivovaný 3,4,5-inozitol trifosfátom (PIP3).

Referencie

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., a kol. 2007. Molekulárna biológia bunky. 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. Nové mutácie myozínu pre dedičné straty sluchu odhalené cieleným genomickým zachytením a masívnym paralelným sekvencovaním. European Journal of Human Genetics, 22: 768-775.
3. Courson, DS a Cheney, RE 2015. Myosin-X a choroba. Experimental Cell Research, 334: 10-15.
4. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Bunková a molekulárna biológia. Editorial Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogota, Caracas, Madrid, Mexiko, Sāo Paulo.
5. Schliwa, M. a Woehlke, G. 2003. Molekulárne motory. Náture, 422: 759-765.
6. Vale, RD 2003. Molekulárna motorová súprava pre intracelulárny transport. Cell, 112: 467 - 480.