aktínu

aktínu je štruktúrny proteín nachádzajúci sa vo všetkých eukaryotických bunkách. Zúčastňuje sa na štruktúre cytoskeletu a svalov.

Čo je aktin

Actin je evolučne veľmi stará molekula proteínu. Ako štrukturálny proteín je obsiahnutý v cytoplazme každej eukaryotickej bunky a v sarkomere všetkých svalových vlákien.

Spolu s mikrotubulami a medzilahlými vláknami tvorí cytoskelet každej bunky vo forme aktínových vlákien. Spoločne je zodpovedný za tvorbu bunkovej štruktúry a pohyb molekúl a bunkových organel v bunke. To isté platí pre súdržnosť buniek prostredníctvom tesných spojov alebo spojov. Vo svalových vláknach aktín spolu s proteínmi myozín, troponín a tropomyozín vytvára svalové kontrakcie.

Aktín možno rozdeliť na tri funkčné jednotky alfa-aktín, beta-aktín a gama-aktín. Alfa-aktín je štrukturálna zložka svalových vlákien, zatiaľ čo beta a gama-aktín sa nachádzajú hlavne v cytoplazme buniek. Aktín je veľmi konzervovaný proteín, ktorý sa vyskytuje v jednobunkových eukaryotických bunkách s veľmi malými odchýlkami v aminokyselinovej sekvencii. U ľudí pozostáva z aktínu 10 percent všetkých proteínových molekúl vo svalových bunkách. Všetky ostatné bunky stále obsahujú 1 až 5 percent tejto molekuly v cytoplazme.

Funkcia, účinok a úlohy

Actin plní dôležité funkcie v bunkách a svalových vláknach. V cytoplazme bunky tvorí súčasť cytoskeletu hustú trojrozmernú sieť, ktorá drží bunkové štruktúry pohromade.

V niektorých bodoch siete sa štruktúry posilňujú a vytvárajú membránové hrče, ako sú mikrovily, synapsie alebo pseudopódia. Adherens Junctions a Tight Junctions sú k dispozícii pre bunkové kontakty. Celkovo aktín prispieva k stabilite a tvaru buniek a tkanív. Okrem stability aktín tiež zaisťuje transportné procesy v bunke. Viaže dôležité štrukturálne príbuzné transmembránové proteíny, takže zostávajú v tesnej blízkosti. S pomocou myozínov (motorických proteínov), aktínové vlákna tiež transportujú na krátke vzdialenosti.

Napríklad môžu byť vezikuly transportované na membránu. Dlhšie úseky sú mikrotubuly prevzaté pomocou motorických proteínov kinesínu a dyneínu. Actin tiež zaisťuje mobilitu buniek. Bunky musia byť schopné pri mnohých príležitostiach migrovať v tele. Platí to najmä pre imunitné reakcie alebo hojenie rán, ako aj pre všeobecné pohyby alebo zmeny tvaru buniek. Pohyby môžu byť založené na dvoch rôznych procesoch. Na jednej strane môže byť pohyb spustený riadenou polymerizačnou reakciou a na druhej strane interakciou aktín-myozín.

Pri interakcii aktín-myozín sa aktínové vlákna vytvárajú ako zväzky vlákien, ktoré fungujú ako sťahovacie laná pomocou myozínu. Aktínové vlákna môžu spôsobiť bunkový rast vo forme pseudopódie (filopódia a lamellipodia). Okrem rôznych funkcií v bunke je aktín samozrejme zodpovedný aj za svalovú kontrakciu kostrových svalov a hladkých svalov. Tieto pohyby sú tiež založené na interakcii aktín-myozín. Aby sa to zaistilo, mnoho aktínových filamentov je spojených s inými proteínmi veľmi usporiadaným spôsobom.

Vzdelávanie, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty

Ako už bolo uvedené, aktín sa nachádza vo všetkých eukaryotických organizmoch a bunkách. Je neoddeliteľnou súčasťou cytoplazmy a zaisťuje stabilitu buniek, ukotvenie štruktúrne príbuzných proteínov, transport vezikúl na krátku vzdialenosť do bunkovej membrány a pohyblivosť buniek. Bez aktínu by bunka nemohla prežiť. Existuje šesť rôznych aktínových variantov, ktoré sú rozdelené do troch alfa variantov, jeden beta variant a dva gama varianty.

Alfa aktíny sa podieľajú na vývoji a sťahovaní svalov. Beta-aktín a gama-1-aktín majú veľký význam pre cytoskelet v cytoplazme. Gama-2-aktín je zase zodpovedný za hladké svaly a črevné svaly. Počas syntézy sa na začiatku tvorí monomérny globulárny aktín, ktorý je tiež známy ako G-aktín. Jednotlivé molekuly monomérnych proteínov zase polymerizujú za vzniku vláknitého F-aktínu.

Počas polymerizačného procesu sa niekoľko sférických monomérov kombinuje za vzniku dlhého vláknitého F-aktínu. Konštrukcia aj rozpad reťazí sú veľmi dynamické. Týmto spôsobom sa aktínový rámec môže rýchlo prispôsobiť súčasným požiadavkám. Okrem toho tento proces tiež zabezpečuje pohyb buniek. Tieto reakcie môžu byť inhibované tzv. Cytoskeletálnymi inhibítormi. Pri týchto látkach je inhibovaná polymerizácia alebo depolymerizácia. V súvislosti s chemoterapiou majú medicínsky význam ako lieky.

Choroby a poruchy

Pretože aktín je podstatnou súčasťou všetkých buniek, mnoho štrukturálnych zmien spôsobených mutáciami vedie k smrti organizmu. Mutácie génov pre alfa-aktíny môžu spôsobiť poruchy svalov. To platí najmä pre alfa-1-aktín.

Vzhľadom na skutočnosť, že alfa-2-aktín je zodpovedný za aortálne svaly, môže dôjsť k mutácii génu ACTA2 familiárnou hrudnou aortálnou aneuryzmou. Gén ACTA2 kóduje alfa-2-aktín. Mutácia v géne ACTC1 pre srdcový alfa-aktín spôsobuje dilatovanú kardiomyopatiu. Okrem toho mutácia ACTB ako génu pre cytoplazmatický beta-aktín môže spôsobiť veľkobunkový a difúzny lymfóm B-buniek. Niektoré autoimunitné ochorenia môžu mať zvýšené hladiny aktínových protilátok.

To sa týka najmä autoimunitného zápalu pečene. Je to chronický priebeh hepatitídy, ktorý v dlhodobom horizonte vedie k cirhóze pečene. Tu sa nachádza protilátka proti aktínu hladkého svalstva. Pokiaľ ide o diferenciálnu diagnostiku, autoimunitná hepatitída nie je tak ľahko rozlíšiteľná od chronickej vírusovej hepatitídy. Pretože pri chronickej vírusovej hepatitíde môžu byť protilátky proti aktínu v menšej miere stimulované.