Актинді қайта құру - Actin remodeling

Актин қайта құру болып табылады биохимиялық динамикалық өзгертуге мүмкіндік беретін процесс ұялы ұйым. Қайта құру актин жіптері жасуша беттерінде циклдік тәртіпте пайда болады және жасушалық тіршіліктің негізгі аспектісі ретінде бар. Қайта құру процесінде актин мономерлер полимерлену қоршаған орта белгілерінен туындайтын сигналдық каскадтарға жауап ретінде.[1] Ұяшық сигнал беру жолдары актиннің жасуша ішілік ұйымына әсер етуі цитоскелет және көбінесе жасуша қабығы. Тағы да қоршаған ортаның жағдайынан туындаған актин жіпшелері мономерлерге бөлініп, цикл аяқталады. Актинмен байланысатын ақуыздар (ABPs) актинді қайта құру процесінде актин жіптерін трансформациялауға көмектеседі.[1] Бұл ақуыздар әртүрлі құрылым мен пішіннің өзгеруін ескереді Эукариоттық жасушалар. Күрделілігіне қарамастан, актинді қайта құру бір минуттың ішінде цитоскелетті толық қайта құруға әкелуі мүмкін.[2]

Актиннің құрылымдық құрамы

G-актинді F-актинге айналдырудың полимерлену механизмін бейнелейтін жіңішке жіпшенің түзілуі; АТФ гидролизіне назар аударыңыз.

Актин бүкіл Эукарияда ең көп кездесетін ақуыздардың бірі болып табылады және ан фермент (ATPase ) бұл біртіндеп гидролиз ATP. Ол эукариотты жасушалардың екі түрінде болады: шар тәрізді немесе G-актин және жіп тәрізді / жіп тәрізді немесе F-актин. Глобулярлық актин - ақуыздың мономерлі түрі, ал жіп тәрізді актин - сызықтық полимер глобулалық суббірліктер. Жіп тәрізді актиннің жиынтығы әлсіз, ковалентті емес өзара әрекеттесу арасындағы G-актин және екі тізбекті асимметриялық спираль полимерінің орналасуында пайда болады.[2]

F-актиннің асимметриялық табиғаты әр терминалдағы байланыстырушы спецификаны анықтауға мүмкіндік береді. Актин субпозициясын экспозициямен ұсынатын термин ATP байланыстырушы сайт әдетте «(-) соңы» деп белгіленеді. Ал полимердің қарама-қарсы ұшы, саңылауды ұсынатын және бос ATP байланыстыратын жері жоқ «(+) соңы» деп аталады.[2] Сонымен қатар, актиннің тиісті ұштары микрофиламент астында пайда болуымен жиі көрсетіледі электронды микроскопия «безендіру» деп аталатын техника кезінде, мұнда қосымша миозин нәтижесінде әр терминде ерекше актин-миозин байланыстырылады. «Ұшталған ұшы» және «тікенді ұшы» терминдері сәйкесінше «(-) соңына» және «(+) соңына» сілтеме жасайды.[3]

Жасуша ішінде G-актин мен F-актин концентрациясы үздіксіз өзгеріп отырады. F-актинді құрастыру және бөлшектеу жүйелі түрде «актиндік протектор-фрезерлеу» деп аталады. Бұл процесте G-актин суббірліктері ең алдымен жіп тәрізді полимердің «тікенді ұшына» қосылады. Бұл соңы одан да көп екенін дәлелдейді термодинамикалық G-актинді қосуға қолайлы және кинетикалық динамикалық.[4] Бір уақытта G-актиннің ескі мономерлері микрофиламенттің үшкір ұшынан «түсіп кетеді». F-актин полимерінің «үшкір ұшында» актин мономерлері байланысады ADP, бұл бөлінеді полимердің «тікенді ұшында» кездесетін АТФ-пен байланысқан актинге қарағанда тезірек және жылдамырақ. Осылайша, еркін актинді суббірліктердің жоғары концентрациясы бар ортада «тікенді ұштағы» жіп тәрізді өсу «үшкір ұшынан» үлкен болып қалады. Бұл «протездеу-фрезерлеу» негізінен актинді қайта құру процесінің жеңілдетілген түсіндірмесі ретінде бар.[2]

Актинді қайта құру циклі

Жасушаның беткі қабатын (кортикальды) актинді қайта құру - бұл циклдік (9 сатылы) процесс, мұнда әр саты тікелей жауап береді ұялы сигнал беру механизм. Цикл барысында актин мономерден басталады, бекітілген көмегімен полимерге ұласады актинмен байланысатын ақуыздар және қайта мономерге бөлшектейді, сондықтан қайта құру циклі қайта басталуы мүмкін.[1][5] Актинді қайта құрудың динамикалық қызметі жасуша пішінінің, құрылымының және мінез-құлқының үлкен өзгергіштігімен тікелей байланысты.

Адамның қуық асты безінде орналасқан жараны жабу үшін актинді қайта құру түріндегі цитоскелетті қайта құру және жасуша моторикасы.

Бастама

Актин жіптерінің созылуының қай жерде және қашан болатынын анықтайтын бірқатар мүмкін механизмдерден тұрады. Тікенді жабуды қарастыратын механизмде, диффузия - актин-мономер-секвестрлеуші ​​ақуыздармен басқарылатын индукциямен байланысты суббірліктердің реттелетін актин полимеризациясы. Тимозин және Профилин екеуі де өздігінен шектелу қабілетін сақтайтын актин-мономер-секвестрлеуші ​​белоктар түрінде болады ядролау пайда болуынан, осылайша актинді қайта құру процесін тоқтатады және циклды бірінші сатысына қайтарады.[6] Сонымен қатар, жасуша белгілі «тікенді ұшты» жабуды жоюға көмектесу үшін полифосфоинозиттерді пайдаланады белоктар.[1]

Ықтимал механизмдер:

Ұзарту

Жеңілдетілген in vivo полимеризация промоторлары және тікенді қақпақпен тежейтін ақуыздар арқылы. Ұзарту фазасы тепе-теңдікке қарағанда қысқа, F-актинді полимерлердің концентрациясы едәуір көп болған кезде басталады. Осы кезде екі термин де жаңа мономерлердің қосылуын қабылдайды (ең алдымен «тікенді ұшта» болса да) және актин микрофиламенті ұзарады.[4]

Тоқтату

Полифосфинозидтердің деградациясы және «тікенді ұшты» Hsp70 және CapZ ақуыздарын қайта белсендіруді қамтиды, осылайша тікенді қақпақты қалпына келтіреді және созылуды айтарлықтай азайтады. Белсенді ақуыздардың болуына қарамастан, кейбір ингибиторлар, соның ішінде профилин, форминдер, ENA және VASP созылуға ықпал ету.[6] Бұл ингибиторлар әр түрлі әдістермен жұмыс істей алады, дегенмен, көбіне суббірлік деполимеризациясы мен актин-деполимерленетін актин-байланыстырушы ақуыздардың тежелуі қолданылады.[1]

Тармақтық күшейту

F-актиннің бар жақтарынан жаңа актиндік микрофиламенттердің ядролануынан тұрады. Ұяшық Arp2 / 3 кешенін қолданыстағы полимерлермен 70 ° бұрышта уақытша байланыстыру үшін қолданады. Arp2 / 3 кешені жіп тәрізді тармаққа ұласады, ол цитоскелет өзгерістері арқылы жасушаішілік қайта құру үшін маңызды болып табылады.[7] Инфрақұрылымдағы бұл өзгеріс жасушалардың пішіні мен мінез-құлқын өзгерте алады және көбінесе оны тасымалдау үшін қолданылады көпіршіктер, патогендер, немесе басқа байланысты құрылымдар.[1]

Актинді жіппен өзара байланыстыру

Актинді жіп тәрізді желінің жалпы тұрақтануы. Ұяшық пайдаланады өзара байланыстыру ақуыздар - бұл байланыстырушы желідегі әртүрлі тұрақтылық құралдарын орындау үшін әр түрлі өлшемдер. Скруин сияқты салыстырмалы түрде шағын АБП, фимбрин, және эспин актин жіптерінің байламдарын қатайту арқылы жұмыс істейді.[1] Іріктеу кезінде жіп тәрізді функция сияқты катушкалар тәрізді қасиеттерді көрсететін үлкен ABP ортогоналды ұйымдастыру. Тұтастай алғанда, актиннің өзара байланысы жасуша сигнализацияны жеткізе алатын құрылымды ұсынады аралық өнімдер актинді қайта құру циклінің басқа кезеңдеріне қажет.[3]

Актин жіптерінің жиырылуы және жүк моторы

Актинді жіп тәрізді желінің қоршаған орта жағдайларына реакциясы және везикулалар мен сигналдардың айналымының әр түрлі формалары арқылы әрекет ету қабілетін білдіреді. Көбінесе миозин ақуыз жасушалық «жүкті» жасуша бойымен алып жүретін «қозғалтқыш» ретінде бар. Миозин, ең алдымен Миозин II, сондай-ақ актинді жіпшелер арасында жиырылғыш күштердің пайда болуы үшін өте маңызды.[1]

Мембрананың актиндік торға қосылуы

Актинді-ортогональды тордың жасуша мембранасына қосылуы локомотивтің, пішіннің және механикалық функцияның маңыздылығын дәлелдейді. Жасушаның динамикалық табиғаты актин-жіп тәрізді желінің қоршаған орта мен ішкі белгілердің нәтижесінде пайда болатын жиырылғыш күштерге жауап беру қабілетімен тікелей байланысты болып қалады.[4]

Актин жіптерін бөлшектеу

Актинді жіптердің интерпенетрациясы арқылы иммобилизация екі бөлек ABP тұқымдастарынан туындайды. The гельсолин ақуыздар отбасы актинді жіпшелерді бұзуда ең тиімді деп саналады және «күшті ажырайтын белок» болып саналады. Бұл белоктар Са2 + ұлғаюына жауап береді және жақында үзілген F-актиннің «тікенді ұшын» жауып тастайды.[7] Са2 + деңгейінің жоғарылауы өзара байланысқан ақуыздардың байланысуына кедергі келтіріп, актин-жіп тәрізді желіні тұрақсыздандыруы мүмкін.[6] ADF /Кофилин ақуыздар тобы сонымен қатар актиндік желілердің әлсіз үзілуі арқылы қатаң актин-филаменттік желілерге қызмет етеді. Әлсіз кесудің бұл түрі «тікенді ұштарды» қатты жауып тастамайды, бірақ актин мономерлерінің диссоциациялануына және осылайша F-актиннің бөлшектелуіне мүмкіндік береді.[3]

Өздігінен ядролануды болдырмайтын мономер секвестрі

Актинді қайта құру циклінде айналым нүктесі ретінде бар. Ақуыздар тимозин және профилин жаңа актин тримерлерінің өздігінен ядролануын болдырмау. Бұл белоктардың болмауы немесе тежелуі жасушаның актинді қайта құру циклын бастауға және созылған F-актин түзуге қабілеттілігіне әкеледі.[1]

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б c г. e f ж сағ мен j к Томас П. Стоссель; Габриэль Фентеани; Джон Х. Хартвиг ​​(2006). «Актинді жасуша бетін қайта құру» (PDF). Cell Science журналы. 119 (Pt 16): 3261-33264. дои:10.1242 / jcs.02994. PMID  16899816. S2CID  30606964. Архивтелген түпнұсқа (PDF) 2010-06-18.
  2. ^ а б c г. Амон; Берк; Бретчер; Кайзер; Кригер; Лодиш; Плоег; Скотт (2013). Молекулалық жасуша биологиясы (Жетінші басылым). Нью-Йорк: W.H Freeman and Company. 775–815 бб. ISBN  978-1-4292-3413-9.
  3. ^ а б c г. Қайыршы, DA; Родевальд, Р; Ребхун, LI (1 желтоқсан 1978). «Актин жіптерінің полярлығын жіңішке кесінділерде көру. Мембранамен байланысқан жіптердің біркелкі полярлығына дәлел». Жасуша биологиясының журналы. 79 (3): 846–852. дои:10.1083 / jcb.79.3.846. PMC  2110270. PMID  569662.
  4. ^ а б c Кун, Дж .; Поллард, ТД (ақпан 2005). «Актинді филаментті полимеризацияны ішкі рефлексиялы флуоресценцияның жалпы микроскопиясы бойынша нақты уақыттағы өлшеулер». Биофизикалық журнал. 88 (2): 1387–1402. Бибкод:2005BpJ .... 88.1387K. дои:10.1529 / biophysj.104.047399. PMC  1305141. PMID  15556992.
  5. ^ Ротнер, Клеменс; Страдаль, Терезия Е.Б. (2011). «Актин динамикасы және жасуша моторикасындағы айналым». Жасуша биологиясындағы қазіргі пікір. 23 (5): 569–578. дои:10.1016 / j.ceb.2011.07.003. PMID  21807492.
  6. ^ а б c Николсон-Дыкстра, С; Хиггс, НН; Харрис, ES (10 мамыр 2005). «Актин динамикасы: дендриттік тармақтардан өсу». Қазіргі биология. 15 (9): R346-R357. дои:10.1016 / j.cub.2005.04.029. PMID  15886095. S2CID  16997184.
  7. ^ а б Калват, MA; Thurmond, DC (23 тамыз 2013). «Ұйқы безі аралшық let жасушаларында глюкозаның әсерінен F-актинді қайта құрудың сигнал беру механизмдері». Эксперименттік және молекулалық медицина. 45 (37): e37. дои:10.1038 / emm.2013.73. PMC  3789261. PMID  23969997.