27. Моторные белки – миозины
Миозины – белковые моторы, использующие энергию гидролиза связанного АТФ для реализации движения вдоль актиновых филаментов (все кроме миозина-VI – в сторону оперённого конца). То или иное из 18 их семейств можно обнаружить в любых эукариотических клетках. Так, миозин-II обеспечивает мышечное сокращение, миозин-I связывает липидные мембраны с актиновым цитоскелетом и участвует в везикулярном транспорте при эндоцитозе и фагоцитозе, миозин-VII связывает актиновый цитоскелет с внеклеточными матриксами, миозин-III взаимодействует с сигнальными молекулами фоторецепторов глаза.
Миозины обычно состоят из трёх доменов: моторного (связывание и гидролиз АТФ), регуляторного (связывание легких цепей из белков кальмодулинов, изменяющих характеристики миозина в ответ на фосфорилирование или концентрацию ионов Ca2+) и хвостового (позволяет миозинам образовывать димеры и филаменты, определяет природу карго).
Собственно движение происходит за счёт изменения сродства к актину в процессе связывания и гидролиза АТФ, диссоциации Фн и АДФ, смотри картинку. Выделяют такой параметр как коэффицент загрузки – долю времени в цикле, когда миозин прочно связан с актином. Например, в толстых миозиновых филаментах мышц коэффициент загрузки небольшой, т.к. белку надо быстро отсоединиться от актина, чтобы не мешать другим моторам. Напротив, транспортирующие органеллы димеры миозина-V не должны одновременно отсоединяться от актинового филамента, т.к. вся конструкция может сбиться с пути и улететь, поэтому у них КЗ около 50%. Грубо усредняя, одна молекула миозина даёт усилие в 5-10 пН на молекулу АТФ и перемещается на 5-25 нм за шаг.
Активация миозина-II происходит посредством фосфорилирования легкой регуляторной цепи соответствующей киназой MLCK, а ингибирование – дефосфорилированием фосфатазой MLCP, которые в свою очередь регулируются сигнальным каскадом с белками семейства Rho и ионами кальция.
28. Аппараты клеточной подвижности
Очень странный вопрос. Смотри билет 30 и имей в виду:
Движение актимиозиновых комплексов непроцессивное (один мотор тянет недалеко, менее 1 мкм) у животных и процессивное (циклоз) у растений. Движение по МТ процессивное (сальтаторные – движения рывками) у животных и непроцессивное у растений. Во время деления МТ обеспечивают сначала сальтаторные движения хромосом, а потом медленное процессивное расхождение.
30. Механизм движения клеток по субстрату
Ворнинг: речь в основном о фибробластах!
Стресс-фибриллы – комплекс актиновых микрофиламентов с миозином-II, способные к сокращению филаменты – оканчиваются соединёнными с ними адгезионными комплексами (фокальными контактами), служащими для связи с внеклеточным матриксом (обычно фибронектин). Незрелый контакт состоит из интегринов, талина, паксилина (см. картинку). В зрелом белков много (зиксин, винкулин, паксиллин). Важный сигнальный белок – тирозин киназа 2 (FAK). Размеры первичных контактов 0.3-0.5 мкм, зрелых – до 5 мкм.
Микрофиламенты на краю клетки могут образовывать параллельные пучки и сеть.
Край распластанной клетки: стабильный (микрофиламенты идут вдоль поверхности) и активный (микрофиламенты упираются в мембрану под углом 0-35 град). На активном краю возникают филоподии и ламеллоподии.
Филоподия (пучок) имеет диаметр около 0,1 мкм, ее длина достигает нескольких мкм. Время жизни свободной филоподии – около 1 секунды; прикрепленная к субстрату филоподия натягивается; свободная филоподия втягивается.
Ламеллоподия (сеть) имеет ширин у до нескольких десятков мкм, толщина у неё около 0,2 мкм, длина – несколько мкм. Время жизни свободной ламеллоподии – около 10 секунд; прикрепленная ламеллоподия натягивается и остаётся тонкой (с помощью стресс-фибрилл), свободная (не прикрепившаяся) ламеллиподия втягивается (раффлинг).
Последовательно выдвигающиеся и прикрепляющиеся к субстрату ламеллиподии формируют ламеллу – уплощенную часть клетки, которая может иметь протяженность в десятки мкм
Собственно мезенхимное движение обеспечивается выбрасыванием ламеллы, закреплением к субстрату посредством фокального контакта и втягиванием актинового кортекса. Два вида перемещения: быстрое (скольжение) слабо прикреплённых или медленное (блуждание) хорошо прикреплённых клеток. В отличие от амебоидного движения с образованием ложноножек, или от движения с помощью жгутиков/ресничек.
Один из каскадов регуляции -- Rho-белки (G-белки, АТФ-связанные белки), участвует в передаче сигналов из внеклеточного пространства и передают сигнал на Rho-киназу, дальше киназа фосфорилирует легкую цепь миозина, фосфорилирует кофилин и ингибирует процессы разрезания и деполимеризации актина. Когда легкая цепь миозина оказывается фосфорилированной, то усиливается активность миозина и стресс-фибриллы способны к сокращению.
Rhо-GTP активирует формин и способствует росту пучков в актине. Cами пучки могут менять, и за счет активности Rho-киназы усиливать сокращение.
Другой каскад – тоже с G-белков, через WASP/Scar идёт активация Arp2/3.
