מיוזין: מאפיינים, מבנה, סוגים ותפקוד - ביולוגיה - 2025

השרירן הוא מנוע מולקולרי, חלבוניים, מסוגל לנוע על תקטין נימי cytosol. האנרגיה שמניעה את תנועת המיוזין מגיעה מהידרוליזה של ATP. בגלל זה, מיוזין מוגדר לעתים קרובות כאנזים מכאנכימי.

באיקריוטות, מיוזין הוא חלבון בשפע מאוד. ישנם סוגים שונים של מיוזין המקודדים על ידי משפחת גנים. בשמרים נבדלים 5 כיתות, ואילו אצל יונקים תוארו עשרות.

מקור: דייוויד ריצ'פילד (משתמש: סלאשמע) בעת שימוש בתמונה זו בעבודות חיצוניות ניתן לציין אותה כדלקמן: ריצ'פילד, דייוויד (2014). "גלריה רפואית של דייוויד ריצ'פילד". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.009. ISSN 2002-4436.

למיוזין מגוון רחב של פונקציות. מיוזין אני, יחד עם אקטין, משתתף בתנועת הקרטוציטים.

מיוזין II מספק קשיחות לקרום הפלזמה, משתתף בציטוקינזיס והתכווצות שרירים. שניהם מיוזינים I ו- II משתפים פעולה עם הגירת תאים. מיוזינים אני ו- V מבצעים הובלת שלפוחית ​​לאורך חוטי אקטין.

מִבְנֶה

במיקרוגרפי אלקטרונים, למבנה הטיפוסי של איזוזרמים מיוזין שלושה תחומים: ראש, צוואר וזנב. על ידי הידרוליזה עם chymotrypsin, מתקבל קטע המורכב מהראש והצוואר, הנקרא meromyosin כבד (HMM), וקטע זנב, הנקרא meromyosin light (LMM).

תחום הראש הוא הקצה N-terminal של השרשרת הכבדה, ותחום הזנב הוא הקצה C-terminal של השרשרת הקלה.

ניתן להבדיל בין המעמדות של מיוזין למספר שרשראות הפוליפפטיד המרכיבות אותו, ובין השפע והכיתה של השרשרת הקלה המחוברת לצוואר.

למיוזין I יש שרשרת פוליפפטיד המהווה ראש וזנבו חסר אזורים אלפא-סליליים. בעוד שלמיוזינים I ו- V יש שתי שרשראות פוליפפטיד, ולכן הן יוצרות שני ראשים וזנב, שבהם השרשראות האלפא-סליליות התפתלו ליצירת מבנה דמוי מוט.

למיוזינים I ו- V יש אתרי קשירה לקלמודולין, המווסת וקושר את Ca ⁺² , על שרשראות קלות. מיוזין אני קושר את Ca ⁺² לשרשראות קלות, אך הוא עושה זאת בצורה שונה מקלמודולין.

מאפיינים

ברמה המכנוכימית, למיוזינים שלושה מאפיינים, כלומר:

- ראש המיוזין הוא התחום המוטורי המתקדם בצעדים נפרדים: איחוד ראש המיוזין לחוט אקטין, נטייתו והפרדתו לאחר מכן מייצרים את תנועת המיוזין. תהליך זה הוא מחזורי ותלוי ב- ATP.

- שינויים במבנה: הידרוליזה של מולקולת ATP משולבת לכל שלב במולקולת מיוזין, דרך רמות הגברה והעברה. זה כרוך בשינויים גדולים בקונפורמציה במיוזין.

רמת ההגברה הראשונה נוצרת על ידי אובדן קבוצת הגאמה-פוספט של ATP, המאפשרת ארגון מחדש של האלמנטים המבניים באתר ה- ATP המחייב. הסידור מחדש מתואם עם שינויים מבניים באתר המחייב את האקטין.

הרמה השנייה של ההגברה כוללת תקשורת של השינוי הקונפורציוני באתר הפעיל לרכיבים מבניים של מסוף הקרבוקסיל.

- כיווניות: נמצא כי למיוזינים יש קוטביות, או כיוון הפוך, לקראת הסוף (+) של חוט הנימה. מסקנה זו מגיעה מניסויי החלקה של נימוץ אקטין, תוך שימוש במיקרוסקופ אור פלואורסצנטי.

מאפיינים

מיוזין, יחד עם אקטין, משתתף בהתכווצות שרירים, הידבקות תאים, ציטוקינזיס, נוקשה של ממברנות קליפת המוח ועקירה של שלפוחית ​​השתן, בין תפקודים אחרים.

פגמים במיוזין יכולים לייצר מצבים פתולוגיים. לדוגמא, פגמים במיוזינים I ו- V קשורים, בהתאמה, למיופתיות של מיוזין ולהפרעות פיגמנטציה (תסמונת גריסקלי). ואילו הפרעות ב- isoforms של מיוזין VI גורמות לאובדן שמיעה.

התכווצות שרירים

היחידה התפקודית והמבנית של שריר השלד היא סרקומר. במהלך התכווצות שרירים, אורך הסרקומרים מגיע ל -30% מאורכו המקורי.

סרקומרים מורכבים מחוטי ניוזין עבים וחוטי אקטין דקים המאורגנים בצורה מורכבת. ככלל, ראשי המיוזין ממוקמים בקצוות הדיסטליים של הנימה וזנבותיהם לכיוון מרכז הסרקומרים, והארגון דו-קוטבי.

על מנת שיתכווץ שרירים, על ראשי המיוזין בקצוות מנוגדים לנוע לכיוון דיסק ה- Z או לקצה (+) של הנימה. מכיוון שארגון החוטים העבים הוא דו קוטבי, החלקת החוטים הדקים על החוטים העבים מתרחשת, מונעת על ידי ATP.

כוח העקירה מתרחש מכיוון שמאות ראשי מיוזין, של נימה עבה, מתקשרים עם נימה דקה.

ציטוקינזיס

במהלך המיטוזה, כאשר המיקרו-צינורות בקטעי הציר נפרדים, אקטין ומיוזין II יוצרים טבעת התכווצות בקו המשווה של התא. טבעת זו מתכווצת, מצמצמת את קוטרה ומחלקת את התא לשני חלקים.

הקשחת ממברנות קליפת המוח

בתאים מוטנטים חסרי מיוזין II, קרום הפלזמה מתעוות בקלות כאשר מופעל כוח חיצוני. זה קורה מכיוון שמיוזין II מספק כוח צבירה לחלבונים של קרום הפלזמה.

הידבקות תאים

ברקמת האפיתל, צרורות הצרירים של אקטין ומיוזין II ממוקמים בסביבת קרום הפלזמה, ויוצרים חגורה מעגלית המקיפה את פני התא הפנימי. חגורה מעגלית זו קובעת את צורת התא ושומרת על הקשר בין התאים.

המגע בין התאים מתרחש על ידי איחוד החגורה המעגלית למולקולות ההדבקה התאית, באמצעות חלבוני איחוד.

עקירה של כמה שלפוחית

עדויות ניסיוניות מגלות כי מיוזין V מבצע הובלת קרום ממנגנון הגולגי לפריפריה של התא. עדויות מסוימות הן:

- בתאי רקמות עצבים, על ידי חיסון אסטרוציט של אסטרוציטים, נמצא כי מיוזין V נמצא בסמוך לגולגי.

- בשמרים, מוטציות בגן מיוסין V משבשות את הפרשת החלבון, וכתוצאה מכך, חלבונים מצטברים בציטוזול.

- האיזופורמות של מיוזין אני אחראית להובלת וואוואולים לכיוון קרום התא. בעזרת נוגדנים ספציפיים כנגד איזופורמים של מיוזין I, נמצא כי איזופורמים אלו ממוקמים בחלקים שונים של התא.

לדוגמה, כאשר אמבה חיה מסומנת בנוגדן כנגד מיוזין IC, נעצרת הובלת הוווואולה לקרום. בגלל זה, הריק מתרחב והתא מתפרץ.

מחלות הקשורות למיוזין

מיוזינים ואובדן שמיעה

ישנם גנים ומוטציות רבות הגורמות לאובדן שמיעה. מחלה זו היא לעתים קרובות מונוגנטית.

מוטציות מיוזין לא שגרתיות, עם ראש מיוזין אחד או שניים, משפיעות על תפקוד האוזן הפנימית. חלק מהיוסופורמים המיוזינים המוטטים הם מיוזין IIIA, מיוזין VIIA ומיוזין XVA. לאחרונה התגלו שתי מוטציות במיוזין VI.

המוטציות במיוזין VI הן c.897G> T ו- p.926Q. המוטציה הראשונה משפיעה על אזור העוסק באינטראקציה עם האתר הפעיל, שנקרא Switch I. הומוזיגוטי למוטציה מציגה את הפנוטיפ מוקדם, וגורמת לתופעות קשות.

המוטציה השנייה משפיעה על אזור של שאריות טעונות, בסליל אלפא בזנב של מיוזין VI. אזור זה חשוב לדימריזציה מוטורית פרוקסימאלית, ומשפיע על התפקוד הסטריאו-רילי של מיוזין VI.

מוטציה נוספת היא p.Asn207Ser, המייצר מנוע שאינו מסוגל לייצר כוח. הסיבה לכך היא ש- Asn 207 הוא שארית של חומצות אמינו של האתר הפעיל שתפקידו הוא הכריכה וההידרוליזה של ATP.

המוטציה p.Agg657Trp גורמת לאובדן תפקוד מיוזין VI. שאריות ה- Arg מעורבות בשינויים הקונפורציונליים המקשרים בין הידרוליזה לתנועה של מיוזין.

מיוזין X וסרטן

מיוזין X (Myo10) הוא מיוזין לא שגרתי שמתבטא במוח, באנדותל ובאפיתליה רבות. Myo10 ושלוש מחלקות של תחזיות מבוססות אקטין (פילופודיה, invadopodia ושל תחזיות דומות לפילופודיה) עובדות במהלך גרורות סרטן.

בתאי סרטן פולשניים יש מספר גדול של פילופודיה ומבטאים רמות גבוהות של פשישינה. חלבון זה מייצר קישורים בין חוטי אקטין. על מנת לברוח מהגידול הראשוני נוצרות אינוודרופודיה, עשירה בפעילות פרוטאוליטית, המעכלות את המטריצה ​​החוץ תאית שמסביב.

ברגע שהתאים מגיעים למטריצה ​​החוץ תאית, התחזיות הדומות לפילופודיה עוזרות להתפזר ולהתיישב. רמות גבוהות של Myo10 מעידות על אגרסיביות גבוהה ועל גרורות בסרטן השד.

השתקת MyoX מייצרת אובדן של אופי גרורתי של תאים, שאינם מסוגלים ליצור תחזיות מבוססות אקטין. כל התחזיות הללו מחזיקות הידבקויות מבוססות אינטגרנים, הנישאות על ידי Myo10 בתוך הפילופודיום.

MyoX מעורב ביצירת הצנטרוזום. היעדר MyoX מעדיף היווצרות צירים רב-קוטביים. MyoX מעורב גם באיתות בתאי סרטן. לדוגמה, MyoX מופעל על ידי 3,4,5, אינוסיטול טריפוספט (PIP3).

הפניות

1. אלברטס, ב., ג'ונסון, א., לואיס, ג'יי, ואח '. 2007. ביולוגיה מולקולרית של התא. גרלנד מדע, ניו יורק.
2. בראונשטיין, ז., אבו-רייאן, א., קרפונקל-דורון, ד., סיריגו, ש., דוידו, ב., שוחט, מ., פרידמן, מ., הודוס, א., כנעאן, מ., אברהם. , K. 2014. מוטציות רוזניות מיוזין לאובדן שמיעה תורשתית שנחשפו על ידי לכידת גנום ממוקדת וברצף מקבילי מאסיבי. כתב העת האירופי לגנטיקה אנושית, 22: 768-775.
3. Courson, DS ו- Cheney, RE 2015. מיוזין X ומחלות. מחקר תאים ניסיוני, 334: 10-15.
4. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. ביולוגיה תאית ומולקולרית. העריכה Medica Panamericana, בואנוס איירס, בוגוטה, קראקס, מדריד, מקסיקו, סאו פאולו.
5. Schliwa, M. ו- Woehlke, G. 2003. מנועים מולקולריים. טבע, 422: 759-765.
6. Vale, RD 2003. ארגז הכלים המוטורי המולקולרי לתחבורה בין-תאית. תא, 112: 467-480.