MIOZINĂ: CARACTERISTICI, STRUCTURĂ, TIPURI ȘI FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Miozina este un motor molecular, proteinic, capabil să se deplaseze pe actin filamente din citosol. Energia care conduce mișcarea miozinei provine din hidroliza ATP. Din această cauză, miozina este adesea definită ca o enzimă mecanicochimică.

În eucariote, miozina este o proteină foarte abundentă. Există diferite clase de miozină, care sunt codificate de o familie de gene. La drojdii se disting 5 clase, în timp ce la mamifere au fost descrise zeci.

Sursa: David Richfield (Utilizator: Slashme) Când utilizați această imagine în lucrări externe, poate fi menționată după cum urmează: Richfield, David (2014). „Galeria medicală a lui David Richfield”. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.009. ISSN 2002-4436.

Myosin are o mare varietate de funcții. Miozina I, împreună cu actina, participă la mișcarea keratocitelor.

Miozina II oferă rigiditate membranei plasmatice, participă la citokinezie și contracție musculară. Ambele miozine I și II colaborează cu migrarea celulelor. Miozinele I și V efectuează transportul veziculelor de-a lungul filamentelor de actină.

Structura

În micrografele electronice, structura tipică a izoformelor de miozină are trei domenii: cap, gât și coadă. Prin hidroliză cu chimotripsină, se obține un segment format din cap și gât, numit meromiozină grea (HMM) și un segment de coadă, numit meromiozină ușoară (LMM).

Domeniul principal este capătul N-terminal al lanțului greu, iar domeniul cozii este capătul C-terminal al lanțului ușor.

Clasele de miozină pot fi diferențiate de numărul de lanțuri polipeptidice care o compun și de abundența și clasa lanțului ușor atașat la gât.

Miozina I are un lanț polipeptidic, care formează un cap, iar coada lui nu are regiuni alfa-elicoidale. În timp ce miozinele I și V au două lanțuri polipeptidice și, prin urmare, formează două capete și o coadă, în care lanțurile alfa-elicoidale s-au înfășurat pentru a forma o structură asemănătoare unei tije.

Miozinele I și V au situri de legare pentru calmodulină, care reglează și leagă Ca ⁺² , pe lanțurile ușoare. Miozina I leagă Ca ⁺² de lanțurile ușoare, dar face acest lucru într-un mod diferit de calmodulină.

caracteristici

La nivel mecanochimic, miozinele au trei caracteristici și anume:

- Capul de miozină este domeniul motor care avansează în etape discrete: Unirea capului de miozină cu un filament de actină, înclinarea și separarea sa ulterioară produc mișcarea miozinei. Acest proces este ciclic și depinde de ATP.

- Modificări de configurație: hidroliza unei molecule ATP este cuplată la fiecare etapă a unei molecule de miozină, prin niveluri de amplificare și transmisie. Aceasta implică mari modificări conformaționale în miozină.

Primul nivel de amplificare este produs de pierderea grupului gamma-fosfat de ATP, ceea ce permite o reorganizare a elementelor structurale în locul de legare a ATP. Această rearanjare este coordonată cu modificări structurale în situsul de legare la actină.

Al doilea nivel de amplificare implică comunicarea schimbării conformaționale a site-ului activ la componentele structurale ale terminalului carboxilic.

- Direcționalitate: s-a constatat că miozinele au polaritate sau direcționalitate inversă spre (+) capătul filamentului de actină. Această concluzie provine din experimente de alunecare cu filament de actină, folosind microscop luminos fluorescent.

Caracteristici

Miozina, împreună cu actina, participă la contracția musculară, adeziunea celulară, citokinezie, rigidizarea membranelor corticale și deplasarea unor vezicule, printre alte funcții.

Defectele din miozină pot produce afecțiuni patologice. De exemplu, defectele miozinelor I și V sunt legate, respectiv, de miopatiile miosinei și de tulburările de pigmentare (sindromul Griscelli). Întrucât tulburările de izoforme ale miozinei VI provoacă pierderi de auz.

Contractie musculara

Unitatea funcțională și structurală a mușchiului scheletului este sarcomerul. În timpul contracției musculare, lungimea sarcomerei atinge 30% din lungimea sa inițială.

Sarcomerele sunt formate din filamente de miozină groasă și filamente subțiri de actină care sunt organizate într-un mod complex. În general, capetele de miozină sunt situate la capetele distale ale filamentului și cozile lor spre centrul sarcomerei, iar organizarea este bipolară.

Pentru ca contracția musculară să apară, capetele de miozină la capetele opuse trebuie să se deplaseze spre discul Z sau capătul (+) al filamentului. Deoarece organizarea filamentelor groase este bipolară, alunecarea filamentelor subțiri pe filamentele groase are loc, condusă de ATP.

Forța de deplasare apare deoarece sute de capete de miozină, cu un filament gros, interacționează cu un filament subțire.

cytokinesis

În timpul mitozei, când microtubulii de la poli de ax se separă, actina și miozina II formează un inel contractil la ecuatorul celulei. Acest inel se contractă, scăzând diametrul și împărțind celula în două părți.

Rigidizarea membranelor corticale

În celulele mutante lipsite de miozină II, membrana plasmatică se deformează cu ușurință atunci când se aplică o forță externă. Acest lucru se întâmplă deoarece miozina II oferă forță de agregare proteinelor membranei plasmatice.

Adeziune celulară

În țesutul epitelial, pachetele contractile de actină și miozină II sunt situate în vecinătatea membranei plasmatice și formează o brâu circular care înconjoară suprafața interioară a celulei. Această brâu circular determină forma celulei și menține legătura dintre celule.

Contactul dintre celule și celule are loc prin legarea centurii circulare la moleculele de adeziune celulară, prin proteine ​​de legare.

Deplasarea unor vezicule

Dovezile experimentale relevă faptul că miozina V efectuează transportul cu membrană de la aparatul Golgi la periferia celulei. Unele dovezi sunt:

- În celulele țesutului nervos, prin imunofluorescență astrocitară, s-a constatat că miozina V este localizată lângă Golgi.

- În drojdie, mutațiile genei miozinei V perturbă secreția de proteine ​​și, în consecință, proteinele se acumulează în citosol.

- Izoformele miozinei I sunt responsabile de transportul vacuolelor către membrana celulară. Utilizând anticorpi specifici împotriva izoformelor de miozină I, s-a constatat că aceste izoforme sunt localizate în diferite părți ale celulei.

De exemplu, când o amebă vie este etichetată cu un anticorp împotriva IC miozinei, transportul vacuolului către membrană este oprit. Din această cauză, vacuolul se extinde și celula izbucnește.

Boli legate de miozină

Miozine și pierderi de auz

Există numeroase gene și mutații care provoacă pierderea auzului. Această boală este frecvent monogenetică.

Mutațiile neobișnuite de miozină, cu unul sau două capete de miozină, afectează funcția urechii interne. Unele dintre izoformele de miosină mutate sunt miozina IIIA, miozina VIIA și miozina XVA. Recent, au fost descoperite două mutații în miozina VI.

Mutațiile din miozină VI sunt c.897G> T și p.926Q. Prima mutație afectează o regiune care interacționează cu situsul activ, numit Switch I. Homozigotul pentru mutație prezintă fenotipul timpuriu, provocând efecte severe.

A doua mutație afectează o regiune de reziduuri încărcate, într-o helix alfa din coada miozinei VI. Această regiune este importantă pentru dimerizarea motoarelor proximale și afectează funcția stereo-ciliară a miozinei VI.

O altă mutație este p.Asn207Ser, care produce un motor incapabil să producă forță. Acest lucru se datorează faptului că Asn 207 este un reziduu de aminoacizi al situsului activ, a cărui funcție este legarea și hidroliza ATP.

Mutația p.Arg657Trp duce la pierderea funcției de miozină VI. Reziduul Arg este implicat în modificările conformaționale care cuplă hidroliza la mișcarea miozinei.

Miozină X și cancer

Myosin X (Myo10) este o miozină neconvențională care se exprimă în creier, endoteliu și multe epitelii. Myo10 și trei clase de proiecții pe bază de actină (filopodia, invadopodia și proiecții asemănătoare cu filopodia) funcționează în timpul metastazei cancerului.

Celulele canceroase invazive au un număr mare de filopodia și exprimă un nivel ridicat de fascină. Această proteină face legături încrucișate între filamentele de actină. Pentru a scăpa de tumora primară, se formează invadopodia, bogată în activitate proteolitică, care digerează matricea extracelulară din jur.

Odată ce celulele ajung la matricea extracelulară, proiecțiile asemănătoare cu filopodia ajută la diseminarea și colonizarea lor. Nivelurile ridicate de Myo10 indică o agresivitate și metastaze ridicate în cancerul de sân.

Tacerea MyoX produce pierderea caracterului metastatic al celulelor, care nu sunt în măsură să formeze proiecții pe bază de actină. Toate aceste proiecții au aderențe pe bază de integrină, care sunt purtate de Myo10 în filopodiu.

MyoX este implicat în formarea centrosomului. Absența MyoX favorizează formarea fusurilor multipolare. MyoX este de asemenea implicat în semnalizarea în celulele canceroase. De exemplu, MyoX este activat de 3,4,5, -inozitol trifosfat (PIP3).

Referințe

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., și colab. 2007. Biologia moleculară a celulei. Garland Science, New York.
2. Brownstein, Z., Abu-Rayyan, A., Karfunkel-Doron, D., Sirigu, S., Davido, B., Shohat, M., Frydman, M., Houdusse, A., Kanaan, M., Avraham , K. 2014. Mutații inedite de miozină pentru pierderea auzului ereditar dezvăluite prin capturarea genomică țintită și secvențarea masivă paralelă. European Journal of Human Genetics, 22: 768-775.
3. Courson, DS și Cheney, RE 2015. Myosin-X și Boala. Cercetare celulară experimentală, 334: 10-15.
4. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Biologie celulară și moleculară. Editorial Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogotá, Caracas, Madrid, Mexic, São Paulo.
5. Schliwa, M. și Woehlke, G. 2003. Motoare moleculare. Nature, 422: 759-765.
6. Vale, RD 2003. Cutia cu instrumente pentru motoare moleculare pentru transport intracelular. Cell, 112: 467-480.