Karakteristik mikrofilamen, struktur, fungsi, patologi

Itu mikrofilamen o Filamen aktin, adalah salah satu dari tiga komponen dasar sel eukariotik sitoskelet.

Dalam eukariota, pengkodean gen untuk mikrofilamen aktin sangat terpelihara di semua organisme, sehingga mereka sering digunakan sebagai penanda molekuler untuk berbagai studi.

Foto filamen aktin sel dicat (Sumber: Howard Vindin [CC BY-SA 4.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/4.0)] via Wikimedia Commons)

Mikrofilamen didistribusikan di seluruh sitosol, tetapi mereka sangat berlimpah di daerah yang mendasari membran plasma, di mana mereka membentuk jaringan yang kompleks dan dikaitkan dengan protein khusus lainnya untuk membentuk sitoskeleton.

Jaringan mikrofilamen dalam sitoplasma sel mamalia dikodekan oleh dua dari enam gen yang dijelaskan untuk aktin, yang terlibat dalam dinamika mikrofilamen dan bahkan sangat penting selama diferensiasi sel induk dari sel induk.

Banyak penulis sepakat bahwa mikrofilamen adalah protein sitoskeleton yang paling beragam, serbaguna dan penting dari sitoskeleton dari sebagian besar sel eukariotik, dan penting untuk diingat bahwa ini tidak ditemukan dalam mikroorganisme prokariotik.

Namun, dalam jenis sel ini, ada filamen homolog ke mikrofilamen, tetapi itu dibentuk oleh protein lain: protein MREB.

Saat ini, diperkirakan bahwa gen yang mengkodekan protein ini adalah gen leluhur yang mungkin untuk aktin eukariotik. Namun, homologi urutan asam amino yang membentuk protein MREB hanya 15% sehubungan dengan urutan aktin.

Seperti halnya bagian mendasar dari sitoskeleton, cacat fenotipik apa pun baik dalam mikrotubulus maupun pada filamen menengah dan mikrofilamen aktin (sitoskeleton) dapat menyebabkan sel yang berbeda dan patologi sistemik yang berbeda.

[TOC]

Karakteristik dan Struktur

Mikrofilamen terdiri dari monomer protein dari keluarga aktin, yang merupakan protein kontraktil yang sangat berlimpah dalam sel eukariotik, karena mereka juga berpartisipasi dalam kontraksi otot.

Filamen -filamen ini memiliki diameter antara 5 dan 7 nm, sehingga mereka juga dikenal sebagai filamen tipis dan terdiri dari dua bentuk aktin: bentuk globular (aktin g) dan bentuk filamen (aktin f).

Protein yang berpartisipasi dalam sitoskeleton dikenal sebagai aktin γ dan β, sedangkan mereka yang berpartisipasi dalam kontraksi biasanya aktin α.

Dapat melayani Anda: sitoplasma: fungsi, bagian dan karakteristik

Proporsi aktin globular dan aktin filamen dalam sitosol tergantung pada kebutuhan seluler, karena mikrofilamen adalah struktur yang sangat bervariasi dan serbaguna, yang terus -menerus pertumbuhan dan pemendekan karena polimerisasi dan depolimeterisasi depolimeterisasi.

Actin G adalah protein globular kecil, terdiri dari hampir 400 asam amino dan sekitar 43 kDa dengan berat molekul.

Monomer aktin yang membentuk mikrofilamen dipesan dalam bentuk untai heliks, karena masing -masing menderita torsi ketika dikaitkan dengan yang berikut ini.

Actin G dikaitkan dengan molekul Ca2+ dan ATP lain, yang menstabilkan bentuk globular; Sementara aktin F diperoleh setelah hidrolisis terminal fosfat molekul ATP dalam aktin g, yang berkontribusi terhadap polimerisasi.

Organisasi

Filamen aktin dapat diatur dalam bentuk "balok" atau "jaringan" yang memiliki fungsi berbeda di dalam sel. Balok membentuk struktur paralel yang dihubungkan oleh jembatan silang yang cukup kaku.

Jaringan, di sisi lain, adalah struktur yang lebih nyaman, seperti jerat tiga dimensi dengan sifat -sifat gel semi -solid.

Ada banyak protein yang terkait dengan filamen aktin atau mikrofilamen dan yang dikenal sebagai ABP (dari bahasa Inggris Protein pengikat aktin), yang memiliki situs khusus untuk ini.

Banyak dari protein ini memungkinkan mikrofilamen untuk berinteraksi dengan dua komponen sitoskeleton lainnya: mikrotubulus dan filamen menengah, serta dengan komponen lain dari permukaan bagian dalam membran plasma plasma.

Di antara protein lain yang berinteraksi dengan mikrofilamen adalah lembaran nuklir dan spektrin (dalam sel darah merah).

Bagaimana filamen aktin terbentuk?

Karena monomer aktin globular selalu bergabung dengan cara yang sama, berorientasi pada arah yang sama, mikrofilamen memiliki polaritas yang ditentukan, dengan dua ekstrem: satu "lebih" dan satu "lebih sedikit".

Polaritas filamen ini sangat penting, karena mereka tumbuh jauh lebih cepat karena akhir positif mereka, di mana monomer aktin baru ditambahkan.

Representasi grafis mikrofilamen aktin (sumber: pekerjaan turunan: retama (bicara) thin_filament_formation.SVG: Mikael Häggström [domain publik] melalui Wikimedia Commons)

Hal pertama yang terjadi selama polimerisasi filamen aktin adalah proses yang dikenal sebagai "nukleasi", yang terdiri dari hubungan tiga monomer protein.

Dapat melayani Anda: plasomolisis

Untuk pemangkas ini monomer baru ditambahkan oleh kedua ujungnya, sehingga filamen tumbuh. Monomer Actin G dapat menghidrolisis ATP dengan masing-masing persatuan, yang memiliki implikasi dalam kecepatan polimerisasi, karena bagian aktin-ATP memisahkan lebih banyak kesulitan daripada aktin-ADP.

ATP tidak diperlukan untuk polimerisasi dan fungsi konkret hidrolisisnya belum diklarifikasi.

Beberapa penulis menganggap itu, karena peristiwa polimerisasi aktin cepat.

Peraturan

Baik polimerisasi filamen aktin dan depolimerisasi adalah proses yang sangat diatur oleh serangkaian protein spesifik, yang bertanggung jawab atas renovasi filamen.

Contoh protein yang mengatur depolimer. Protein lain, profilaine, memiliki fungsi yang berlawanan, karena merangsang hubungan monomer (dengan merangsang pertukaran ADP untuk ATP).

Fungsi

Mikrofilamen berinteraksi dengan filamen miosin yang terkait dengan protein transmembran yang memiliki domain dalam sitosol dan sel luar negeri lainnya, jadi mereka berpartisipasi dalam proses mobilitas sel.

Mikrofilamen yang terkait dengan membran plasma ini memediasi respons seluler yang berbeda terhadap berbagai jenis rangsangan. Sebagai contoh, adhesi sel jaringan epitel diarahkan oleh protein transmembran yang dikenal sebagai cadherinas, yang berinteraksi dengan mikrofilamen untuk merekrut faktor respons.

Filamen aktin berinteraksi dengan filamen menengah untuk membuat rangsangan ekstraseluler mentransmisikan ke tempat -tempat utama seperti ribosom dan kromosom di dalam nukleus.

Representasi fungsi motor intraseluler mikrofilamen aktin (Sumber: Bouchreyfr [CC BY-SA 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)] via Wikimedia Commons)

Fungsi mikrofilamen klasik dan sangat dipelajari adalah kemampuannya untuk membentuk "jembatan", "rel" atau "jalan raya" untuk pergerakan protein motorik myosin I, yang mampu memuat vesikel transportasi dari organel ke plasma membran pada sekretori The Secretory jalur.

Mikrofilamen juga berinteraksi dengan myosin II untuk membangun cincin kontraktil yang terbentuk selama sitokinesis, justru selama tahap terakhir pembelahan sel di mana sitosol dipisahkan dari sel induk dan anak perempuan.

Dapat melayani Anda: leukosit polimorfonuklear

Secara umum, mikrofilamen berbentuk aktin memodulasi distribusi beberapa organel seperti kompleks Golgi, retikulum endoplasma dan mitokondria. Selain itu, mereka juga berpartisipasi dalam posisi spasial RNMS sehingga mereka dibaca oleh ribosom.

Seluruh set ponsel mikrofilamen, terutama yang terkait erat dengan membran plasma, berpartisipasi dalam pembentukan membran sel sel yang bergelombang yang memiliki gerakan aktif konstan.

Mereka juga berpartisipasi dalam pembentukan mikroving dan tonjolan umum lainnya di permukaan banyak sel.

Contoh fungsi di hati

Mikrofilamen berpartisipasi dalam proses sekresi empedu dalam hepatosit (sel hati) dan juga dalam gerakan peristaltik (kontraksi terkoordinasi) dari canaliculi hati.

Mereka berkontribusi pada diferensiasi domain membran plasma berkat hubungan mereka dengan berbagai elemen sitosolik dan kontrol yang mereka berikan pada topografi elemen intraseluler ini.

Patologi terkait

Ada beberapa penyakit yang terkait dengan cacat primer dalam struktur atau dengan protein dan enzim pengatur dalam sintesis mikrofilamen, meskipun ini secara langsung terlibat dalam sejumlah besar fungsi.

Indeks penyakit dan malformasi yang rendah dalam struktur primer mikrofilamen disebabkan oleh fakta bahwa umumnya ada beberapa gen pengkodean dari kedua aktin dan protein pengaturnya, sebuah fenomena yang dikenal sebagai "redundansi genetik".

Salah satu patologi yang paling banyak dipelajari adalah vitrifikasi oosit pada sitoskeletonnya, di mana gangguan diamati dalam jaringan mikrofilamen kortikal, serta depolimerisasi dan disorganisasi mikrotubulus gelendong mitosis mitosis.

Secara umum, vitrifikasi ini menyebabkan dispersi kromosom, karena itu menyebabkan ketidaksepakatan dalam pemadatan seluruh kromatin.

Sel -sel yang memiliki organisasi yang lebih besar dan proporsi mikrofilamen dalam sitoskeletonnya adalah sel otot lurik, oleh karena itu, sebagian besar patologi dikaitkan dengan kerusakan peralatan kontraktil.

Mikrofilamen yang rusak atau atipikal juga dikaitkan dengan penyakit tulang yang dikenal sebagai penyakit paget.

Referensi

1. Aguilar-Cuenca, R., Llorente-González, c., Vicente, c., & Vicente-Manzanares, m. (2017). Dinamika adhesi terkoordinasi mikrofilamen mendorong migrasi sel tunggal dan membentuk jaringan whoe. F1000ResARCH, 6.
2. Dua solusi, c. G., Chhabra, d., Kekic, m., Jari, saya. V., Tsubakihara, m., Berry, d. KE., & Nosworthy, n. J. (2003). Actin protein pengikat: regulasi mikrofilamen sitoskeletal. Ulasan Fisiologis, 83(2), 433-473.
3. Guo, h., Fauci, l., Shelley, m., & Kanso, dan. (2018). Bistabilitas dalam sinkronisasi mikrofilamen yang digerakkan. Jurnal Mekanika Fluida, 836, 304-323.
4. Meluncurkan., Langer, r., & Vacanti, J. P. (Eds.). (2011). Prinsip Teknik Jaringan. Pers Akademik.
5. Robbins, J. (2017). Penyakit sitoskeleton: deminopati. Dalam miopati kardioskeletal pada anak -anak dan orang dewasa Anda (pp. 173-192). Pers Akademik.