Co to jest miozyna?
An Introduction to the Myosin Superfamily of Proteins
Najczęściej opisywane białka motoryczne należą do nadrodziny miozyny.
Różne funkcje białek motorycznych z rodziny miozyny. A. Miozyna I może wiązać się z lipidami błonowymi. B. Wiązki miozyny II przesuwają się wzdłuż sieci cytoszkieletu aktynowego, napędzając kurczliwość aktomiozyny. C. Miozyna V transportuje ładunek poprzez „chodzenie” wzdłuż filamentów aktynowych.
Miozyna I posiada unikalną domenę ogonową (domeny ogonowe) w stosunku do innych członków miozyny, która umożliwia miozynie I wiązanie się z lipidami błonowymi lub z więcej niż jednym filamentem aktynowych jednocześnie (patrz panel „A” na rycinie poniżej). Miozyna I jest przede wszystkim zaangażowana w organizację wewnątrzkomórkową, ale stanowi również krytyczny składnik małych projekcji powierzchni komórkowej w komórkach jelitowych.
Miozyna II może tworzyć zespoły wyższego rzędu poprzez wydłużone domeny cewkowe w łańcuchach ciężkich. Na przykład, długie domeny cewkowe miozyny II oddziałują z domenami cewkowymi sąsiednich cząsteczek miozyny II, po czym dochodzi do dodatkowych oddziaływań ogonowo-ogonowych z innymi cząsteczkami miozyny II. Powstała w ten sposób wiązka miozyny II (tzw. „gruby filament”) ma kilkaset główek miozyny zorientowanych w przeciwnych kierunkach na dwóch końcach filamentu. Skoordynowana hydroliza ATP i ruch główek miozyny wzdłuż sąsiednich filamentów aktynowych generuje ruch ślizgowy, który powoduje skracanie lub kurczenie się połączonych filamentów aktynowych (patrz strzałki w panelu „B” na rycinie poniżej). Działanie układu aktyna-miozyna generuje siły w stosunku do połączonej sieci cytoszkieletu, wpływając na procesy takie jak sygnalizacja komórkowa, adhezja, ruch, polaryzacja i los komórek (patrz „wiązka kurczliwa” w glosariuszu głównym) (przegląd w ). Miozyna II jest również krytycznym składnikiem włókien naprężeniowych i pierścienia kurczliwego, który oddziela dwie komórki podczas podziału komórkowego. W badaniach, które badają skurcz i ruchliwość komórek, siła skurczu generowana przez miozynę II może być hamowana przy użyciu małych cząsteczek, takich jak blebistatyna i 2,3-butanedion monoksymu (BDM).
Miozyna V i miozyna VI W komórkach niemięśniowych filamenty aktynowe tworzą wewnętrzny system torów do transportu ładunku, który jest napędzany przez białka motoryczne, takie jak miozyna V i miozyna VI (patrz panel „C” na rycinie poniżej); te miozyny wykorzystują energię z hydrolizy ATP do transportu ładunku (takiego jak przyłączone pęcherzyki i organelle) z szybkością znacznie większą niż dyfuzja. Miozyna V zawiera więcej łańcuchów lekkich i dłuższe „ramię dźwigni” w porównaniu z miozyną II, co pozwala miozynie V poruszać się w większych krokach wzdłuż filamentów aktynowych (przegląd w ).
Miozyna V może również kolokalizować z wiązkami F-aktyny. Dystrybucja miozyny V w stożkach wzrostu jest spójna z rolą tej miozyny w produkcji napięcia przez stożki wzrostu. Miozyna V może wpływać na tempo wydłużania filopodiów poprzez przesuwanie błony plazmatycznej i tworzenie przestrzeni dla montażu podjednostek G-aktyny na kolczastych końcach filamentów aktynowych.
Miozyna VII i miozyna X są ważne dla montażu i dynamiki filopodiów. Uważa się, że miozyna VII wpływa na montaż/dezasemblację białek adhezyjnych na końcu filopodiów, jak również odgrywa rolę w wydarzeniach związanych z wydłużaniem filopodiów. Aktywno¶ć miozyny X wpływa również na liczbę filopodiów i ich ogóln± długo¶ć, przy czym białko podobne do kalmoduliny (CLP) moduluje tę aktywno¶ć poprzez stabilizację miozyny X. Miozyna X wpływa na transport materiałów wzdłuż wałów filopodialnych za pomocą zależnego od ATP mechanizmu „chodzenia”. Miozyna X wiąże się z receptorami na powierzchni komórki, cytoszkieletem, białkami Ena/VASP i fosfolipidami błonowymi. Miozyna X ma również uderzającą dystrybucję na końcach filopodia, a zakłócenie jej funkcji zakłóca tworzenie filopodia .
W eukariotach znaleziono kilka izoform miozyny, z których każda różni się rodzajem ciężkich i lekkich łańcuchów, z których się składa. Wszystkie miozyny składają się ze zróżnicowanej domeny „ogona” na ich karboksylowym końcu i ewolucyjnie konserwowanej globularnej domeny „głowy” na ich aminowym końcu.
Wszystkie miozyny mają wspólną domenę motoryczną na swoich łańcuchach ciężkich na aminowym końcu („domena głowy”), ale różnią się znacznie na ich karboksy-końcu („domena ogona”). Kilka typów miozyny posiada również przedłużenie aminokońca. Liczba łańcuchów lekkich różni się znacznie w zależności od typu miozyny, a niektóre miozyny występują jako dimery. Miozyny, które tworzą dimery, mają dwie domeny motoryczne, a liczba łańcuchów lekkich może wpływać na długość „ramienia dźwigni” między głowami miozyny – reguluje to długość „skoku mocy” miozyny i odległość, jaką miozyna może przebyć wzdłuż filamentu aktynowego w pojedynczej rundzie hydrolizy ATP (patrz także „skok mocy miozyny”).
Różnorodne „ogony” różnych izoform miozyny wiążą specyficzne substraty lub ładunki, podczas gdy ich konserwowane „głowy” zawierają miejsca wiązania ATP, wiązania F-aktyny i generowania siły (tj. domeny motoryczne) (przegląd w ).
Wszystkie miozyny wiążą się z filamentami aktynowymi poprzez globularną domenę „głowy” znajdującą się na końcu łańcuchów ciężkich. Wiązanie aktyny do tego regionu zwiększa aktywność ATPazową miozyn (przegląd w . Niektóre miozyny mają pojedynczy łańcuch ciężki i kontaktują się z filamentami aktynu tylko w jednym miejscu, podczas gdy inne izoformy miozyny mają dwa łańcuchy ciężkie i kontaktują się z filamentami aktynu w dwóch miejscach. Miozyna II jest jedynym członkiem rodziny, który może tworzyć zespoły polimeryczne ) (Patrz „grube filamenty” poniżej).
Liczba łańcuchów lekkich wpływa na długość „ramienia dźwigni” lub „regionu szyi”, a zatem na „wielkość kroku” różnych typów miozyny. Miozyna V zawiera więcej łańcuchów lekkich w porównaniu z miozyną II i dlatego miozyna V porusza się w większych krokach wzdłuż filamentów aktynowych po równoważnej rundzie hydrolizy ATP (przegląd w ).
Miozyny poruszają się wzdłuż filamentów aktynowych w określonych kierunkach. Z wyjątkiem miozyny VI, która porusza się w kierunku spiczastego końca, wszystkie miozyny poruszają się w kierunku końca kolczastego. Większość filamentów aktynowych ma koniec kolczasty skierowany w stronę błony plazmatycznej, a koniec spiczasty w stronę wnętrza. Taki układ pozwala niektórym miozynom (np. miozynie V) funkcjonować przede wszystkim w eksporcie ładunku, podczas gdy miozyna VI pełni rolę głównego białka motorycznego w imporcie. Miozyna II jest powszechnie związana z włóknami retrakcyjnymi i wstecznym przepływem aktyny na spiczastym końcu filamentów aktynowych. Wszystkie komórki niemięśniowe wykorzystują wiązki kurczliwe zawierające miozynę II do generowania sił, które promują montaż filamentów aktynowych.
Mimo że większość miozyn funkcjonuje jako białka motoryczne w cytoplazmie, niektóre gatunki miozyn są zlokalizowane i funkcjonują w jądrze. W jądrze znaleziono miozynę jądrową I (NMI), miozynę II, miozynę V, miozynę VI, miozynę XVIB i miozynę XVIIIB, przy czym NMI jest najszerzej badana.
W jądrze znajduje się miozyna V, miozyna VI, miozyna XVIB i miozyna XVIIIB.