актин

актин структурный белок, обнаруженный во всех эукариотических клетках. Он участвует в строении цитоскелета и мышц.

Что такое актин

Актин - эволюционно очень старая белковая молекула. Как структурный белок он содержится в цитоплазме каждой эукариотической клетки и в саркомере всех мышечных волокон.

Вместе с микротрубочками и промежуточными филаментами он образует цитоскелет каждой клетки в виде актиновых филаментов. Он совместно отвечает за формирование клеточной структуры и движение молекул и клеточных органелл внутри клетки. То же самое относится к сплочению клеток через плотные или адгезивные соединения. В мышечных волокнах актин вместе с белками миозином, тропонином и тропомиозином создает мышечные сокращения.

Актин можно разделить на три функциональные единицы: альфа-актин, бета-актин и гамма-актин. Альфа-актин является структурным компонентом мышечных волокон, тогда как бета- и гамма-актин в основном обнаруживаются в цитоплазме клеток. Актин - очень консервативный белок, который встречается в одноклеточных эукариотических клетках с очень небольшими отклонениями в аминокислотной последовательности. У человека 10 процентов всех белковых молекул в мышечных клетках состоят из актина. Все остальные клетки по-прежнему содержат от 1 до 5 процентов этой молекулы в цитоплазме.

Функция, эффект и задачи

Актин выполняет важные функции в клетках и мышечных волокнах. В цитоплазме клетки, как часть цитоскелета, он образует плотную трехмерную сеть, которая скрепляет клеточные структуры.

В определенных точках сети структуры укрепляются с образованием мембранных выпуклостей, таких как микроворсинки, синапсы или псевдоподии. Адгезионные соединения и плотные соединения доступны для контактов ячейки. В целом, актин способствует стабильности и форме клеток и тканей. Помимо стабильности, актин также обеспечивает транспортные процессы внутри клетки. Он связывает важные структурно связанные трансмембранные белки, так что они остаются в непосредственной близости. С помощью миозинов (моторных белков) волокна актина также осуществляют транспорт на короткие расстояния.

Например, везикулы могут транспортироваться к мембране. Более длинные участки занимают микротрубочки с помощью моторных белков кинезина и динеина. Актин также обеспечивает подвижность клеток. Клетки должны иметь возможность перемещаться внутри тела во многих случаях. В частности, это относится к иммунным реакциям или заживлению ран, а также к общим движениям или изменениям формы клеток. Движения могут быть основаны на двух разных процессах. С одной стороны, движение может быть вызвано направленной реакцией полимеризации, а с другой - взаимодействием актин-миозин.

Во взаимодействии актин-миозин актиновые волокна строятся как пучки фибрилл, которые действуют как тянущие веревки с помощью миозина. Нити актина могут вызывать разрастания клеток в виде псевдоподий (филоподий и ламеллиподий). В дополнение к своим разнообразным функциям внутри клетки, актин, конечно же, отвечает за сокращение как скелетных мышц, так и гладких мышц. Эти движения также основаны на взаимодействии актин-миозин. Чтобы гарантировать это, многие актиновые филаменты очень упорядоченно связаны с другими белками.

Образование, возникновение, свойства и оптимальные значения

Как уже упоминалось, актин содержится во всех эукариотических организмах и клетках. Он является неотъемлемой частью цитоплазмы и обеспечивает стабильность клеток, закрепление структурно связанных белков, перенос везикул на короткие расстояния к клеточной мембране и подвижность клеток. Без актина клетка не смогла бы выжить. Существует шесть различных вариантов актина, которые делятся на три альфа-варианта, один бета-вариант и два гамма-варианта.

Альфа-актины участвуют в развитии и сокращении мышц. Бета-актин и гамма-1-актин имеют большое значение для цитоскелета в цитоплазме. Гамма-2-актин, в свою очередь, отвечает за гладкие мышцы и мышцы кишечника. Во время синтеза первоначально образуется мономерный глобулярный актин, также известный как G-актин. Отдельные мономерные белковые молекулы, в свою очередь, полимеризуются с образованием нитевидного F-актина.

В процессе полимеризации несколько сферических мономеров объединяются с образованием длинного нитевидного F-актина. И конструкция, и разрыв цепей очень динамичны. Таким образом, каркас актина может быть быстро адаптирован к текущим требованиям. Кроме того, этот процесс также обеспечивает перемещение клеток. Эти реакции могут подавляться так называемыми ингибиторами цитоскелета. С этими веществами ингибируется либо полимеризация, либо деполимеризация. Они имеют медицинское значение как лекарственные средства в контексте химиотерапии.

Заболевания и расстройства

Поскольку актин является важным компонентом всех клеток, многие структурные изменения, вызванные мутациями, приводят к гибели организма. Мутации в генах альфа-актинов могут вызывать мышечные расстройства. Это особенно верно для альфа-1-актина.

Поскольку альфа-2-актин отвечает за мышцы аорты, при мутации гена ACTA2 может возникнуть семейная аневризма грудной аорты. Ген ACTA2 кодирует альфа-2-актин. Мутация гена ACTC1 сердечного альфа-актина вызывает дилатационную кардиомиопатию. Кроме того, мутация ACTB как гена цитоплазматического бета-актина может вызывать крупноклеточную и диффузную B-клеточную лимфому. Некоторые аутоиммунные заболевания могут иметь повышенный уровень антител к актину.

В частности, это относится к аутоиммунному воспалению печени. Это хроническое течение гепатита, которое в долгосрочной перспективе приводит к циррозу печени. Здесь обнаружено антитело против актина гладких мышц. С точки зрения дифференциальной диагностики аутоиммунный гепатит не так-то просто отличить от хронического вирусного гепатита. Поскольку при хроническом вирусном гепатите антитела против актина также могут стимулироваться в меньшей степени.