אקטין: פונקציה ומחלות

אקטין הוא חלבון מבני המצוי בכל התאים האוקריוטים. הוא משתתף בהרכבת השלד והשריר.

מהו אקטין?

אקטין הוא מולקולת חלבון עם היסטוריה התפתחותית ותיקה מאוד. כחלבון מבני, הוא קיים בציטופלזמה של כל תא אוקריוטי ובסרקומר של כל סיבי השריר. יחד עם צינורות מיקרו וחוטים בינוניים, הוא יוצר את השלד הציטו של כל תא בצורה של חוטי אקטין. הוא אחראי במשותף להיווצרות מבנה התא ולתנועה של מולקולות ואברונים תאיים בתוך התא. כנ"ל לגבי לכידות התאים דרך צמתים הדוקים או צמתים. בסיבי שריר, אקטין, יחד עם חלבונים שְׁרִירָן, טרופונין וטרופומיוזין, מייצר שרירים התכווצויות. ניתן לחלק אקטין לשלוש היחידות הפונקציונאליות אלפא אקטין, בטא אקטין וגמא אקטין. אלפא אקטין הוא המרכיב המבני של סיבי השריר, ואילו בטא וגמא אקטין נמצאים בעיקר בציטופלזמה של התאים. אקטין הוא חלבון שמור מאוד, המופיע עם שינויים קלים מאוד ברצף חומצות האמינו בתאים אוקריוטים חד תאיים. בבני אדם, 10 אחוזים מכל החלבונים מולקולות בתאי השריר מורכב אקטין. כל התאים האחרים עדיין מכילים 1 עד 5 אחוזים ממולקולה זו בציטופלזמה.

פונקציה, פעולה ומשימות

אקטין מבצע תפקידים חשובים בתאים ובסיבי השריר. בציטופלזמה של התא, כמרכיב בשלד הציטו, הוא יוצר רשת צפופה ותלת מימדית המחזיקה את מבני התא. בנקודות מסוימות ברשת, המבנים מחזקים זה את זה ליצירת בליטות ממברנות כגון מיקרו-וילי, סינפסות או פסאודופודיה. צמתים עוקבים וצמתים הדוקים זמינים עבור אנשי קשר עם תאים. בסך הכל, אקטין תורם לפיכך ליציבות ולצורה של תאים ורקמות. בנוסף ליציבות, אקטין מספק גם תהליכי הובלה בתוך התא. זה קושר בחוזקה טרנסממברנה חשובה הקשורה למבנה חלבונים כך שהם יישארו בסמיכות מרחבית. בעזרת מיוזינים (מוטורי חלבונים), סיבי אקטין משתלטים גם על הובלה למרחקים קצרים. לדוגמא, ניתן להעביר שלפוחית ​​לקרום. מרחקים ארוכים יותר מכוסים על ידי המיקרו-צינורות בעזרת החלבונים המוטוריים קינסין ודינין. יתר על כן, אקטין מבטיח גם תנועתיות תאים. תאים חייבים להיות מסוגלים לנדוד בתוך הגוף בהזדמנויות רבות. זה נכון במיוחד במהלך תגובות חיסוניות או ריפוי פצע, כמו גם במהלך תנועות כלליות או שינויים בצורת התאים. התנועות יכולות להתבסס על שני תהליכים שונים. ראשית, התנועה יכולה להיות מופעלת על ידי תגובת פילמור מכוונת ושנית, באמצעות אינטראקציה אקטין-מיוזין. באינטראקציה של אקטין-מיוזין, סיבי האקטין בנויים כצרורות של סיבים המתפקדים כמו חבלי משיכה בעזרת מיוזין. חוטים של אקטין יכולים ליצור תולעים של תאים בצורה של פסאודופודיה (פילופודיה ולמליפודיה). בנוסף לתפקידיו הרבים בתוך התא, אקטין אחראי כמובן על כיווץ שרירים הן של שריר השלד והן של שריר חלק. תנועות אלה מבוססות גם על אינטראקציה בין אקטין-מיוזין. כדי להבטיח זאת, חוטים אקטין רבים קשורים לחלבונים אחרים בצורה מסודרת מאוד.

גיבוש, התרחשות, מאפיינים וערכים אופטימליים

כאמור, אקטין נמצא בכל האורגניזמים והתאים האוקריוטים. זהו מרכיב מהותי של הציטופלזמה ומספק יציבות תאים, עיגון של חלבונים הקשורים למבנה, הובלה של שלפוחית ​​למרחק קצר אל קרום תאותנועתיות תאים. ללא אקטין, הישרדות תאים לא תהיה אפשרית. ישנן שש גרסאות אקטין שונות, המחולקות לשלוש גרסאות אלפא, גרסת בטא אחת ושתי גרסאות גמא. אקטיני האלפא מעורבים בהיווצרות והתכווצות השרירים. לבטא-אקטין ולגמא -1-אקטין יש חשיבות רבה עבור השלד בציטופלסמה. גמא -2 אקטין, בתורו, אחראי על שריר חלק ושריר מעיים. במהלך הסינתזה נוצר תחילה אקטין כדור מונומרי, המכונה גם G- אקטין. החלבון המונומרי האישי מולקולות בתורו להרכיב תחת פילמור כדי ליצור F- אקטין נימה. במהלך תהליך הפילמור, כמה מונומרים כדוריים משולבים ליצירת אקטין F-filament ארוך. שני ההרכבה ופירוק השרשראות הם דינמיים מאוד. המשמעות היא שניתן להתאים במהירות את פיגום האקטין לדרישות הנוכחיות. בנוסף, תנועות תאים מובטחות גם על ידי תהליך זה. תגובות אלה יכולות להיות מעוכבות על ידי מה שמכונה מעכבי שלד. משתמשים בחומרים אלה כדי לעכב פילמור או דה-פולימריזציה. יש להם משמעות רפואית כמו תרופות בהקשר של כימותרפיה.

מחלות והפרעות

מכיוון שהאקטין הוא מרכיב חיוני בכל התאים, שינויים מבניים רבים נגרמים על ידי מוטציה עוֹפֶרֶת למוות של האורגניזם. מוטציות בגנים המקודדים אלפא-אקטין עלולות לגרום למחלות שרירים. זה נכון במיוחד לגבי אלפא 1-אקטין. בשל העובדה שאלפא -2 אקטין אחראי על שריר אבי העורקים, מוטציה ב- ACTA2 גֵן יכול לגרום לחזה משפחתי מפרצת אבי העורקים. ה- ACTA2 גֵן מקודד אלפא -2 אקטין. מוטציה של ה- ACTC1 גֵן עבור אלפא אקטין לב גורם מורחב קרדיומיופתיה. יתר על כן, מוטציה של ACTB כגן המקודד בטא אקטין ציטופלזמי יכול לגרום לתאים גדולים ולתאי B מפוזרים. לימפומה. כמה מחלות אוטואימוניות יכול להיות שיש רמות גבוהות של אקטין נוגדנים. בפרט, זה נכון לגבי אוטואימוניות כבד דלקת. זה כרוני צהבת שמוביל ל כבד שחמת טווח ארוך. כאן נמצא נוגדן כנגד אקטין שריר חלק. במונחים של אבחנה מבדלתעם זאת, אוטואימוניות צהבת לא כל כך קל להבחין בין הפטיטיס נגיפי כרוני. זה בגלל ש נוגדנים נגד אקטין יכול להיות מגורה במידה פחותה גם בנגיפי כרוני צהבת.