الميوسين: الخصائص والبنية والأنواع والوظيفة

Myosin هو محرك جزيئي ، طبيعة البروتين ، قادرة على التحرك على خيوط الأكتين في العصارة الخلوية. الطاقة التي تحرك إزاحة الميوسين تأتي من التحلل المائي للـ ATP. نتيجة لهذا ، يتم تعريف الميوسين عادة على أنه إنزيم ميكانيكي كيميائي.

في حقيقيات النوى ، الميوسين هو بروتين وفير للغاية. هناك أنواع مختلفة من الميوسين ، يتم ترميزها بواسطة عائلة من الجينات. في الخمائر ، يتم تمييز 5 فصول ، في حين تم وصف العشرات في الثدييات.

Myosin لديه مجموعة واسعة من الوظائف. Myosin الأول ، جنبا إلى جنب مع الأكتين ، يشارك في حركة الخلايا الكيراتينية.

يوفر Myosin II صلابة في غشاء البلازما ، ويشارك في الحركة الخلوية وتقلص العضلات. كلاهما ، الميوسين الأول والثاني ، يتعاونان مع هجرة الخلية. تقوم Myosins I و V بنقل الحويصلات على طول خيوط الأكتين.

هيكل

في الصور المجهرية الإلكترونية ، يحتوي الهيكل النموذجي لأسطح الشكل الميوسين على ثلاثة مجالات: الرأس والعنق والذيل. عن طريق التحلل المائي مع الكيموتريبسين ، يتم الحصول على قطعة تتكون من الرأس والرقبة ، تسمى الميروموسين الثقيل (HMM) ، وقطاع من الذيل ، يسمى الميروموسين الخفيف (LMM).

مجال الرأس هو الطرف الطرفي للسلسلة الثقيلة ، ومجال الذيل هو الطرف الطرفي للسلسلة الخفيفة.

يمكن التمييز بين فئات الميوسين بعدد سلاسل السلاسل المتعددة البيبتيد التي تتكون منها ، وفرة وفئة السلسلة الخفيفة المرتبطة بالعنق.

تحتوي Myosin I على سلسلة متعددة البيبتيد ، والتي تشكل رأسًا وتفتقر ذيلها إلى مناطق حلزونية ألفا. بينما تحتوي الميوسين I و V على سلسلتين متعددتا البيبتيد ، وبالتالي تشكلان رأسين وذيلًا ، تُجرَح فيه سلاسل ألفا حلزونية لتشكل بنية تشبه القضيب.

تحتوي Myosins I و V على مواقع ملزمة للديودوديولين ، الذي ينظم ويثبت Ca + 2 ، في السلاسل الخفيفة. يقوم Myosin I بإصلاح Ca + 2 في السلاسل الخفيفة ، لكنه يفعل ذلك بطريقة مختلفة عن الهدودولين.

ملامح

على المستوى الكيميائي الكيميائي ، تتميز الميوسين بثلاث خصائص ، وهي:

- رأس الميوسين هو المجال الحركي الذي يتقدم بخطوات منفصلة: اتحاد رأس الميوسين مع خيوط الأكتين وميله وفصله اللاحق ينتجان حركة الميوسين. هذه العملية دورية وتعتمد على ATP.

- التغيرات في التشكل: يقترن التحلل المائي لجزيء ATP بكل خطوة في جزيء الميوسين ، عن طريق مستويات التضخيم والإرسال. وهذا ينطوي على تغييرات كبيرة في التوافق من الميوسين.

يتم إنتاج المستوى الأول من التضخيم من خلال فقدان مجموعة فوسفات غاما من ATP ، مما يسمح بإعادة ترتيب العناصر الهيكلية في موقع ربط ATP. يتم تنسيق إعادة التنظيم هذه مع التغييرات الهيكلية في موقع ربط أكتين.

المستوى الثاني من التضخيم يتضمن توصيل التغير المطابق في الموقع النشط بالمكونات الهيكلية لمحطة الكربوكسيل.

- الاتجاهية: لقد وجد أن الميوسين لها قطبية ، أو عكس الاتجاه ، في نهاية (+) من خيوط الأكتين. يأتي هذا الاستنتاج من تجارب انزلاق خيوط الأكتين ، باستخدام المجهر الضوئي الفلوري.

وظائف

يشارك الميوسين ، بالاشتراك مع الأكتين ، في تقلص العضلات ، التصاق الخلايا ، الحركية الخلوية ، منح الصلابة للأغشية القشرية وتشريد بعض الحويصلات ، من بين وظائف أخرى.

يمكن أن تنتج عيوب الميوسين عن حالات مرضية. على سبيل المثال ، ترتبط العيوب في الميوسين الأول والخامس ، على التوالي ، بأمراض عضلية الميوسين واضطرابات التصبغ (متلازمة جريسيلي). في حين أن الاضطرابات في الأشكال الإسوية للميوسين السادس تسبب فقدان السمع

تقلص العضلات

الوحدة الوظيفية والهيكلية للعضلات الهيكلية هي قسيم عضلي. أثناء التقلص العضلي ، يصل طول اللحمة إلى 30٪ من طولها الأصلي.

تتكون الأورام اللحمية من خيوط سميكة ، من الميوسين ، وخيوط رقيقة من الأكتين ، والتي يتم تنظيمها بطريقة معقدة. بشكل عام ، توجد رؤوس الميوسين في الأطراف البعيدة للخيوط وذيلها نحو مركز القبر ، وتكون المنظمة ثنائية القطب.

لحدوث تقلص العضلات ، يجب تحريك رؤوس الميوسين من الأطراف المعاكسة باتجاه القرص Z أو نهاية (+) الفتيلة. لأن تنظيم الشعيرات السميكة ثنائي القطب ، يحدث انزلاق الخيوط الرقيقة على الشعيرات السميكة ، مدفوعًا بـ ATP.

تحدث قوة الإزاحة لأن مئات رؤوس الميوسين ، ذات الشعيرة السميكة ، تتفاعل مع خيوط رقيقة.

السيتوبلازمي

أثناء الانقسام الخيطي ، عندما تنفصل الأنابيب الدقيقة في أعمدة الدوران ، يشكّل الأكتين والميوسين الثاني حلقة انقباض عند خط الاستواء في الخلية. تقلص هذه الحلقة عن طريق تقليل قطرها وتقسيم الخلية إلى جزأين.

توفير صلابة للأغشية القشرية

في الخلايا الطافرة التي تفتقر إلى الميوسين الثاني ، يتم تشوه غشاء البلازما بسهولة عند استخدام قوة خارجية. يحدث هذا لأن الميوسين الثاني يوفر قوة تجميع لبروتينات غشاء البلازما.

التصاق الخلايا

في الأنسجة الظهارية ، توجد حزم الأكتين والميوسين الثاني في محيط غشاء البلازما ، وتشكل حزامًا دائريًا يحيط بسطح الخلية الداخلية. يحدد هذا الحزام الدائري شكل الخلية ويحافظ على الاتحاد بين الخلايا.

يحدث التلامس بين الخلايا من خلال اتحاد الحزام الدائري بجزيئات التصاق الخلية ، من خلال بروتينات ملزمة.

إزاحة بعض الحويصلات

تكشف الأدلة التجريبية أن الميوسين الخامس ينقل الغشاء من جهاز جولجي إلى محيط الخلية. بعض الأدلة هي:

- في خلايا النسيج العصبي ، وجد أن الميوسين الخامس يقع بجانب الجلجي عن طريق التألق المناعي للخلايا النجمية.

- في الخميرة ، تقطع الطفرات في جين الميوسين الخامس إفراز البروتينات ، وبالتالي تتراكم البروتينات في العصارة الخلوية.

- الأشكال الإسوية للميوسين هي المسؤولة عن نقل الفجوات إلى غشاء الخلية. باستخدام أجسام مضادة محددة ضد الأشكال الإسوية للميوسين الأول ، وجد أن الأشكال الإسوية المذكورة تقع في أجزاء مختلفة من الخلية.

على سبيل المثال ، عندما يتم وضع علامة الأميبا الحية مع الأجسام المضادة ضد myosin IC ، يتم إيقاف نقل الفجوة إلى الغشاء. نتيجة لهذا ، يتم توسيع الفجوة وتنفجر الخلية.

الأمراض المتعلقة الميوسين

الميوسين وفقدان السمع

هناك العديد من الجينات والطفرات التي تسبب فقدان السمع. هذا المرض في كثير من الأحيان أحادي.

تؤثر طفرات الميوسين غير التقليدية ، برأس أو اثنين من رؤوس الميوسين ، على وظيفة الأذن الداخلية. بعض من الأشكال المتحولة للميوسين هي الميوسين IIIA ، والميوسين VIIA والميوسين XVA. في الآونة الأخيرة ، تم اكتشاف طفرين في الميوسين السادس.

الطفرات في الميوسين السادس هي c.997G> T و P.926Q. تؤثر الطفرة الأولى على المنطقة التي تتفاعل مع الموقع النشط ، والذي يُسمى Switch I. وتُظهر اللانظميات المتجانسة للطفرة النمط الظاهري مبكرًا ، مسببةً تأثيرات شديدة.

تؤثر الطفرة الثانية على منطقة من المخلفات المشحونة ، في حلزون ألفا في ذيل الميوسين السادس. هذه المنطقة مهمة لتقليص حجم المحرك ، وتؤثر على وظيفة الخلية المجهرية للميوسين السادس.

طفرة أخرى هي p.Asn207Ser ، والتي تنتج محركًا غير قادر على إنتاج القوة. هذا لأن Asn 207 هو بقايا حمض أميني في الموقع النشط ، وظيفته هي الارتباط والتحلل المائي لـ ATP.

تؤدي طفرة p.Arg657Trp إلى فقدان وظيفة الميوسين السادس. تشارك بقايا Arg في التغييرات التوافقية التي تربط التحلل المائي بحركة الميوسين.

Myosin X والسرطان

Myosin X (Myo10) هو الميوسين غير التقليدي الذي يتم التعبير عنه في الدماغ ، البطانة والعديد من الظهارة. تعمل Myo10 وثلاث فئات من الإسقاطات المستندة إلى الأكتين (فلوبوبيا ، غزو فاضح ، وإسقاطات شبيهة بالفلوبودا) خلال ورم خبيث في السرطان.

تحتوي الخلايا السرطانية الغازية على عدد كبير من غشاء المخاطية وتعبر عن مستويات عالية من الفصيلة. ينفذ هذا البروتين روابط متقاطعة بين خيوط الأكتين. من أجل الهروب من الورم الرئيسي ، تتشكل غزو الغدد التناسلية ، وهي غنية بنشاط التحلل البروتيني ، والتي يهضمونها إلى المصفوفة خارج الخلية المحيطة.

بمجرد أن تصل الخلايا إلى المصفوفة خارج الخلية ، تساعد الإسقاطات المشابهة لفيلوبوديا على التفريق والاستعمار. مستويات عالية من Myo10 تشير إلى عدوانية عالية ورم خبيث في سرطان الثدي.

ينتج عن إسكات MyoX فقدان الطابع النقيلي للخلايا ، والتي لا تستطيع تكوين التوقعات بناءً على الأكتين. كل هذه الإسقاطات تحتوي على مواد لاصقة قائمة على الإنتغرين ، والتي يتم نقلها بواسطة Myo10 داخل الفيلوبوديوم.

وتشارك MyoX في تشكيل centrosome. غياب MyoX يفضل تشكيل مغزل متعددة الأقطاب. تشارك MyoX أيضًا في الإشارة إلى الخلايا السرطانية. على سبيل المثال ، يتم تنشيط MyoX بواسطة ثلاثي فوسفات إينوسيتول 3،4،5 (PIP3).