- estructura
- Característiques
- funcions
- contracció muscular
- la citocinesi
- Atorgament de rigidesa a les membranes corticals
- adhesió cel·lular
- Desplaçament d'algunes vesícules
- Malalties relacionades amb la miosina
- Les miosinas i la pèrdua de l'oïda
- Miosina X i càncer
- referències
La miosina és un motor molecular, de naturalesa proteica, capaç de desplaçar-se sobre filaments d'actina en el citosol. L'energia que impulsa el desplaçament de la miosina prové de la hidròlisi de l'ATP. A causa d'això, la miosina sol definir-se com un enzim mecanoquímica.
En els eucariotes, la miosina és una proteïna molt abundant. Hi ha diferents classes de miosina, les quals estan codificades per una família de gens. En llevats, es distingeixen 5 classes, mentre que en mamífers s'han descrit desenes.
Font: David Richfield (User: Slashme) When using this image in external works, it may be cited es follows: Richfield, David (2014). «Medical gallery of David Richfield». WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.009. ISSN 2002-4436.
La miosina posseeix una gran varietat de funcions. La miosina I, al costat de l'actina, participa al moviment dels queratocitos.
La miosina II proporciona rigidesa a la membrana plasmàtica, participa a la citocinesi i en la contracció muscular. Totes dues, miosinas I i II, col·laboren amb la migració cel·lular. Les miosinas I i V realitzen el transport de vesícules al llarg dels filaments d'actina.
estructura
En micrografies electròniques, l'estructura típica de les isoformes de miosina té tres dominis: cap, coll i cua. Mitjançant hidròlisi amb quimotripsina, s'obté un segment que consta de cap i coll, denominat meromiosina pesada (HMM), i un segment de la cua, denominat meromiosina lleugera (LMM).
El domini del cap és l'extrem N-terminal de la cadena pesada, i el domini de la cua és l'extrem C-terminal de la cadena lleugera.
Les classes de miosina poden diferenciar pel nombre de cadenes polipeptícicas que la componen, i l'abundància i classe de cadena lleugera unida a coll.
La miosina I té una cadena polipeptídica, que forma un cap i la seva cua no té regions alfa helicoïdals. Mentre que les miosinas I i V tenen dues cadenes polipeptídiques, i per tant forma dos caps i una cua, en la qual les cadenes alfa helicoïdals s'atropellen per formar una estructura similar a un bastó.
Les miosinas I i V posseeixen llocs d'unió a la calmodulina, que regula i fixa Ca +2, en les cadenes lleugeres. La miosina I fixa Ca +2 en les cadenes lleugeres, però ho fa de forma diferent a la calmodulina.
Característiques
A nivell mecanoquímico les miosinas posseeixen tres característiques, que són:
- El cap de miosina és el domini motor que avança a passos discrets: La unió del cap de miosina a un filament d'actina, la seva inclinació i posterior separació produeixen el moviment de la miosina. Aquest procés és cíclic i depèn d'ATP.
- Canvis de conformació: la hidròlisi d'una molècula d'ATP està acoblada a cada pas d'una molècula de miosina, mitjançant nivells d'amplificació i transmissió. Això implica canvis conformacionals grans de la miosina.
El primer nivell d'amplificació, es produeix per la pèrdua de el grup gamma-fosfat de l'ATP, el que permet una reorganització dels elements estructurals en el lloc d'unió a l'ATP. Aquesta reorganització és coordinada amb canvis estructurals en el lloc d'unió a l'actina.
El segon nivell d'amplificació implica la comunicació de l'canvi conformacional en el lloc actiu a components estructurals de l'carboxil terminal.
- Direccionalitat: s'ha trobat que les miosinas posseeixen una polaritat, o direccionalitat reversa, cap a l'extrem (+) de l'filament d'actina. Aquesta conclusió procedeix dels experiments de lliscament de l'filament d'actina, usant microscopi òptic de fluorescència.
funcions
La miosina, al costat de l'actina, participa en la contracció muscular, l'adhesió cel·lular, la citocinesi, l'atorgament de rigidesa a les membranes corticals i el desplaçament d'algunes vesícules, entre d'altres funcions.
Els defectes en la miosina poden produir condicions patològiques. Per exemple, els defectes en les miosinas I i V estan relacionats, respectivament, amb miopaties de miosina i desordres de la pigmentació (Síndrome de Griscelli). Mentre que els desordres en isoformes de miosina VI ocasionen pèrdua de l'oïda.
contracció muscular
La unitat funcional i estructural de l'múscul esquelètic és el sarcòmer. Durant la contracció muscular, la longitud d'el sarcòmer arriba al 30% de la seva longitud original.
Els sarcòmers estan constituïts per filaments gruixuts, de miosina, i filaments prims, d'actina, que es troben organitzats de forma complexa. De manera general, els caps de miosina es situen en els extrems distals de l'filament i les seves cues cap al centre de l'sarcòmer, i l'organització és bipolar.
Perquè passi la contracció muscular, els caps de miosina, dels extrems oposats, s'han de desplaçar cap al disc Z o l'extrem (+) de l'filament. A causa de que l'organització dels filaments gruixuts és bipolar, ocorre el lliscament dels filaments prims sobre els filaments gruixuts, impulsat per ATP.
La força de desplaçament es produeix perquè centenars de caps de miosina, d'un filament gruixut, interactuen amb un filament prim.
la citocinesi
Durant la mitosi, quan els microtúbuls dels pols de l'fus se separen, l'actina i la miosina II formen un anell contràctil en l'equador de la cèl·lula. Aquest anell es contreu disminuint el seu diàmetre i dividint la cèl·lula en dues parts.
Atorgament de rigidesa a les membranes corticals
En les cèl·lules mutants que no tenen miosina II, la membrana plasmàtica es deforma fàcilment quan se li aplica una força externa. Això succeeix perquè la miosina II proporciona força d'agregació a les proteïnes de la membrana plasmàtica.
adhesió cel·lular
En el teixit epitelial, els feixos contràctils d'actina i miosina II s'ubiquen en els veïnatges de la membrana plasmàtica, i formen un cinturó circular que envolta la superfície interior cel·lular. Aquest cinturó circular determina la forma de la cèl·lula i manté la unió entre les cèl·lules.
El contacte entre cèl·lules passa per la unió de l'cinturó circular a les molècules d'adhesió cel·lular, mitjançant proteïnes d'unió.
Desplaçament d'algunes vesícules
Evidència experimental revela que la miosina V realitza transport de membrana des de l'aparell de Golgi cap a la perifèria de la cèl·lula. Algunes evidències són:
- En cèl·lules de teixit nerviós, mitjançant immunofluorescència d'astròcits es va trobar que la miosina V s'ubica al costat de l'Golgi.
- En llevats, les mutacions en el gen de la miosina V interromp la secreció de proteïnes i, en conseqüència, s'acumulen proteïnes en el citosol.
- Les isoformes de la miosina I s'encarreguen de l'transport de vacúols cap a la membrana cel·lular. Usant anticossos específics contra isoformes de la miosina I, es va trobar que aquestes isoformes es troben localitzades en diferents parts de la cèl·lula.
Per exemple, quan una ameba viva és marcada amb un anticòs contra la miosina IC, el transport del vacúol cap a la membrana és detingut. A causa d'això, el vacúol s'expandeix i la cèl·lula esclata.
Malalties relacionades amb la miosina
Les miosinas i la pèrdua de l'oïda
Hi ha nombrosos gens i mutacions que produeixen la pèrdua d'oïda. Aquesta malaltia és freqüentment monogenètica.
Les mutacions en miosinas no convencionals, amb una o dos caps de miosina, afecten el funcionament de l'oïda interna. Algunes de les isoformes de miosina mutades són miosina IIIA, miosina VIIA i miosina XVA. Recentment, es van descobrir dues mutacions en la miosina VI.
Les mutacions en la miosina VI són c.897G> T i p.926Q. La primera mutació afecta una regió que interactua amb el situat actiu, denominat Switch I. Els homozigots per a la mutació exhibeixen aviat el fenotip, provocant efectes severs.
La segona mutació afecta una regió de residus amb càrrega, en una hèlix alfa a la cua de la miosina VI. Aquesta regió és important per a la dimerització proximal de l'motor, i afecta la funció estèreo-ciliar de la miosina VI.
Una altra mutació és p.Asn207Ser, que produeix un motor incapaç de produir força. Això es deu al fet que Asn 207 és un residu d'aminoàcid de el lloc actiu, la funció és la unió i hidròlisi de l'ATP.
La mutació p.Arg657Trp produeix la pèrdua de la funció de la miosina VI. El residu Arg està implicat en els canvis conformacionals que acoblen la hidròlisi a el moviment de la miosina.
Miosina X i càncer
La miosina X (Myo10) és una miosina no convencional que s'expressa en el cervell, endotelis i molts epitelis. Myo10 i tres classes de projeccions basades en actina (filopodios, invadopodia i projeccions semblants a filopodios) funcionen durant la metàstasi de el càncer.
Les cèl·lules invasives de el càncer tenen un gran nombre de filopodios i expressen alts nivells de fascina. Aquesta proteïna realitza entrecreuaments entre filaments d'actina. Amb la finalitat d'escapar de l'tumor primari, es formen invadopodios, rics en activitat proteolítica, que digereixen a la matriu extracel·lular circumdant.
Una vegada que les cèl·lules arriben a la matriu extracel·lular, les projeccions similars a filopodios ajuden a dispersar-se i colonitzar. Alts nivells de Myo10 indiquen alta agressivitat i metàstasi en el càncer de si.
El silenciament de MyoX produeix pèrdua de l'caràcter metastàtic de les cèl·lules, les quals són incapaços de formar les projeccions basades en actina. Totes aquestes projeccions tenen adhesions basades en integrina, les quals són transportades per Myo10 dins de l'filopodi.
MyoX està implicada en la formació de l'centrosoma. L'absència de MyoX afavoreix la formació de fusos multipolars. MyoX també està implicada en l'assenyalament en cèl·lules cancerígenes. Per exemple, MyoX és activada per 3,4,5, -trifosfato d'inositol (PIP3).
referències
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., i col. 2007. Molecular Biology of the Cell. Garland Science, New York.
- Brownstein, Z., Abu-Rayyan, A., Karfunkel-Doron, D., Sirigu, S., Davido, B., Shohat, M., Frydman, M., Houdusse, A., Kanaan, M., Avraham, K. 2014. Novell myosin Mutations for Hereditary hearing loss revealed by targeted genomic capturi and Massively parallel sequencing. European Journal of Human Genetics, 22: 768 -775.
- Courson, DS and Cheney, RE 2015. Myosin-X and Disease. Experimental Cell Research, 334: 10-15.
- Lodish et, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Biologia cel·lular i molecular. Editorial Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogotà, Caracas, Madrid, Mèxic, Sāo Paulo.
- Schliwa, M. and Woehlke, G. 2003. Molecular motors. Nature, 422: 759-765.
- D'acord, RD 2003. The Molecular Motor Toolbox for Intracellular Transport. Cell, 112: 467- 480.