Актин

Актин є структурним білком, який міститься у всіх еукаріотичних клітинах. Він бере участь у структурі цитоскелету та м’язів.

Що таке актин

Актин - це еволюційно дуже стара молекула білка. Як структурний білок, він міститься в цитоплазмі кожної еукаріотичної клітини та в саркометрі всіх м’язових волокон.

Разом з мікротрубочками і проміжними нитками він утворює цитоскелет кожної клітини у вигляді ниток актину. Він спільно відповідає за формування структури клітин і рух молекул та клітинних органел всередині клітини. Це ж стосується згуртованості клітин через тісні стики або приєднувальні з'єднання. У м’язових волокнах актин разом з білками міозином, тропоніном і тропоміозином створює м'язові скорочення.

Актин можна розділити на три функціональні одиниці альфа-актин, бета-актин та гамма-актин. Альфа-актин є структурним компонентом м’язових волокон, тоді як бета і гамма-актин в основному знаходяться в цитоплазмі клітин. Актин - дуже збережений білок, який зустрічається в одноклітинних еукаріотичних клітинах з дуже невеликими відхиленнями в амінокислотній послідовності. У людини 10 відсотків усіх білкових молекул у м’язових клітинах складаються з актину. Всі інші клітини все ще містять від 1 до 5 відсотків цієї молекули в цитоплазмі.

Функція, ефект та завдання

Актин виконує важливі функції в клітинах і м’язових волокнах. У цитоплазмі клітини у складі цитоскелету вона утворює щільну тривимірну мережу, яка утримує клітинні структури разом.

У певних точках мережі структури зміцнюються, утворюючи мембранні випинання, такі як мікроворсинки, синапси або псевдоподії. Adherens Junctions і Tight Junctions доступні для контактів комірок. В цілому актин сприяє стабільності та формі клітин і тканин. Крім стабільності, актин також забезпечує транспортні процеси всередині клітини. Він зв’язує важливі структурно споріднені трансмембранні білки, щоб вони залишалися в безпосередній близькості. За допомогою міозинів (рухових білків) актинові волокна також здійснюють транспорт на невеликі відстані.

Наприклад, везикули можуть транспортуватися до мембрани. Більш довгі розтяжки переймаються мікротрубочками за допомогою рухових білків кінезину та динеїну. Актин також забезпечує мобільність клітин. Клітини повинні бути здатні мігрувати всередині організму в багатьох випадках. Це стосується, зокрема, імунних реакцій чи загоєння ран, а також загальних рухів або змін форми клітин. Рухи можуть базуватися на двох різних процесах. З одного боку, рух може бути спровоковано реакцією спрямованої полімеризації, а з іншого - взаємодією актин-міозин.

У взаємодії актин-міозин актинові волокна утворюються у вигляді фібрильних пучків, які функціонують як тягнучі мотузки за допомогою міозину. Актинові нитки можуть викликати відростання клітин у вигляді псевдоподії (філоподія та ламеліподія). Крім різноманітних функцій всередині клітини, актин, безумовно, відповідає за скорочення м'язів як скелетних, так і гладких м'язів. Ці рухи також засновані на взаємодії актин-міозин. Щоб забезпечити це, багато нитки актину пов'язані з іншими білками дуже впорядковано.

Освіта, виникнення, властивості та оптимальні значення

Як вже було сказано, актин міститься у всіх еукаріотичних організмах і клітинах. Це притаманна частина цитоплазми і забезпечує стабільність клітин, закріплення структурно споріднених білків, транспортування везикул на коротку відстань до клітинної мембрани та рухливості клітин. Без актину клітина не змогла б вижити. Існує шість різних варіантів актину, які поділяються на три альфа-варіанти, один бета-варіант та два гамма-варіанти.

Альфа-актини беруть участь у розвитку та скороченні м’язів. Бета-актин та гамма-1-актин мають велике значення для цитоскелету в цитоплазмі. Гамма-2-актин, в свою чергу, відповідає за гладку мускулатуру і кишкову мускулатуру. Під час синтезу спочатку утворюється мономерний глобулярний актин, який також відомий як G-актин. Окремі молекули мономерних білків, у свою чергу, полімеризуються, утворюючи ниткоподібний F-актин.

Під час процесу полімеризації кілька сферичних мономерів об'єднуються, утворюючи довгий, ниткоподібний F-актин. І конструкція, і розбивка ланцюгів дуже динамічні. Таким чином, актинову рамку можна швидко адаптувати до сучасних вимог. Крім того, цей процес також забезпечує рух клітин. Ці реакції можуть інгібуватися так званими інгібіторами цитоскелету. За допомогою цих речовин гальмується або полімеризація, або деполімеризація. Вони мають медичне значення як лікарські засоби в умовах хіміотерапії.

Хвороби та розлади

Оскільки актин є важливим компонентом усіх клітин, багато структурних змін, викликаних мутаціями, призводять до загибелі організму. Мутації в генах альфа-актинів можуть викликати порушення м’язів. Особливо це стосується альфа-1-актину.

Через те, що альфа-2-актин відповідає за м’язи аорти, при мутації гена ACTA2 може виникнути сімейна аневризма грудної аорти. Ген ACTA2 кодує альфа-2-актин. Мутація гена ACTC1 для серцевого альфа-актину викликає розширену кардіоміопатію. Крім того, мутація АКТБ як гена цитоплазматичної бета-актину може викликати великоклітинні та дифузні В-клітинні лімфоми. Деякі аутоімунні захворювання можуть мати підвищений рівень антитіл до актину.

Це стосується, зокрема, аутоімунного запалення печінки. Це хронічний перебіг гепатиту, що призводить до цирозу печінки в довгостроковій перспективі. Тут знайдено антитіло проти актину гладкої мускулатури. З точки зору диференціальної діагностики, аутоімунний гепатит не так просто відрізнити від хронічного вірусного гепатиту. Оскільки при хронічному вірусному гепатиті антитіла проти актину також можуть стимулюватися меншою мірою.