اکتین - بخش اول

پروفیلین، تایموزین-بتا4 و کوفیلین، به همراه پروتئین های سرپوش، پویایی ریز رشته ها را کنترل می کنند.

مرکز یادگیری سایت تبیان - مرجان سلیمانیان

در مطلب قبل دانستید که ریزمیله ها رشته های محکمی هستند که از اکتین که یک پروتئین کروی شکل است تشکیل شده است و همچنین دانستید که اکتین از دو زنجیره حاوی منومر های کروی تشکیل شده است که به شکل یک مارپیچ دو تایی به دور یکدیگر می پیچند. فیلامنت های اکتین که به طور عمودی به خط Z متصل هستند در دو طرف این خط قطب های مخالفی دارند. حال در اینجا بیشتر با اکتین و عمل آن آشنا می شویم.

اکتین نوعی پروتئین کروی است که در همهٔ یاخته‌های یوکاریوتی یافت می‌شود مانند ریز رشته ها. در سلول های ماهیچه ای نیز یافت می‌شود. اکتین پروتئین سازندهٔ ساختار ریزرشته‌ها می باشد.

مونومر اکتین پروتئینی کروی است که G-اکتین نامیده می شود. قرار گیری تعدادی از این مونومرها در کنار هم F-اکتین را می سازد که ساختاری رشته ای دارد. ریز رشته ها همین رشته های F-اکتین هستند. (شکل1)

شکل1: ریز رشته ها (ریز رشته ها (رشته های اکتین) ساختاری مارپیچی تشکیل شده از پروتئین کروی اکتین دارند. شکل درونی نمونه هایی از ساختارهای برپایه اکتین و ریزنگار برخی از آنها را نشان می دهد.

G-اکتین پروتئینی با جرم مولکولی 43 کیلو دالتون می باشد و از دو لوب تشکیل شده است که در میان آنها شکافی برای اتصال ATP (یا ADP) وجود دارد. G-اکتین ها به صورت مارپیچ های دو رشته ای و راست گرد F-اکتین پلیمریزه می شوند. هر دور از این مارپیچ دو رشته ای 72 نانومتر است و 14 زیر واحد در هر رشته دارد. مونومرها طوری در هر رشته قرار گرفته اند که شکاف اتصال ATP در آنها به سمت انتهای منفی است. رشته های اکتین معمولا در انتهای مثبت خود اکتین های متصل به ATP (ATP-اکتین) دارند که به تازگی به رشته در حال رشد افزوده شده اند. هر مونومر پس از مدتی ATP خود را هیدرولیز می کند و ADP 351773 و Pi حاصل از هیدرولیز را متصل به خود نگه می دارد. سپس Pi آزاد می شود و اکتین به ADPمتصل می ماند. در انتهای منفی، اکتین های متصل به  ADP (ADP-اکتین) از رشته جدا می شوند. (شکل2)

اکتین های رها شده چگونه مجددا به ATP متصل می شوند؟ پروتئین پروفیلین با اتصال به ADP-اکتین آزاد، باعث تعویض ADP با ATP می شود. عمل پروفیلین مشابه با عمل فاکتورهای تعویض کننده نوکلئوتید گوانین (GEFها) در فعال کردن G پروتئین ها است. در نتیجه عمل پروفیلین، تقریبا تمامی اکتین آزاد در سلول متصل به ATP است. پروفیلین می تواند به ATP-اکتین حاصل متصل بماند و همراه با آن به انتهای مثبت رشته در حال رشد متصل شود و خود سپس جدا شود.

غلظت اکتین آزاد سیتوزولی بسیار بالا می باشد (بین 50 تا 200 میکرو مولار) و گاهی تا 20 درصد جرم پروتئین های سلول را تشکیل می دهد. از طرفی Cc (غلظت بحرانی) برای رشته های اکتین در شیشه تنها حدود 2/0 میکرومولار است. چرا اکتین های آزاد در سلول همگی بلافاصله پلیمریزه نمی شوند؟

پروتئین تایموزین-4 که غلظت بالا در سیتوپلاسم وجود دارد، با اتصال به ATP-اکتین مانع از ورود آن به ریز رشته ها

می شود. به عبارت دیگر، ATP-اکتین متصل به تایموزین-4یک ذخیره (بافر) از مونومرهای اکتین را برای سلول فراهم می کند تا فقط در موقع لزوم برای پلیمریزاسیون سریع مورد استفاده قرار گیرد.

شکل2: نقش پروتئین های پروفیلین، تایموزین- 4 و کوفیلین در پویایی ریز رشته ها.

در چرخه پروفیلین، این پروتئین به G-ADP-اکتین متصل می شود و تعویض ADP  با ATP را کاتالیز می کند. کمپلکس  G-ATP-اکتین- پروفیلین می تواند اکتین را به انتهای مثبت اضافه کند، ولی از اتصال اکتین به انتهای منفی جلوگیری می کند. در چرخه تایموزین-4، این پروتئین با اتصال به G-اکتین، مانع از شرکت آن در پلیمریزاسیون می شود. اگر غلظت G-اکتین آزاد در اثر پلیمریزاسیون کاهش یابد، G-اکتین ازکمپلکس  G-اکتین-تایموزین-4 جدا می شود و در دسترس قرار می گیرد. در چرخه کوفیلین، این پروتئین ترجیحا به رشته های دارای ADP-اکتین متصل می شود و تکه تکه شدن آنها را تحریک می کند، در نتیجه با تولید انتهاهای منفی بیشتر، دپلیمریزاسیون تسریع می شود.

تنظیم کننده: محبوبه همت