MIYOZIN: ÖZELLIKLERI, YAPISI, TÜRLERI VE IŞLEVI - BIYOLOJI - 2025

Miyozin sitosolda filamentler aktin üzerinde hareket edebilir proteinli bir molekül motor vardır. Miyozinin hareketini yönlendiren enerji, ATP'nin hidrolizinden gelir. Bu nedenle miyozin, genellikle bir mekanokimyasal enzim olarak tanımlanır.

Ökaryotlarda miyozin çok bol miktarda bulunan bir proteindir. Bir gen ailesi tarafından kodlanan farklı miyozin sınıfları vardır. Mayalarda 5 sınıf ayırt edilirken, memelilerde onlarca sınıf tanımlanmıştır.

Kaynak: David Richfield (Kullanıcı: Slashme) Bu resmi harici çalışmalarda kullanırken, şu şekilde alıntı yapılabilir: Richfield, David (2014). "David Richfield'ın tıp galerisi". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.009. ISSN 2002-4436.

Miyozinin çok çeşitli işlevleri vardır. Miyozin I, aktin ile birlikte keratositlerin hareketine katılır.

Myosin II, plazma zarına sertlik sağlar, sitokinez ve kas kasılmasına katılır. Miyozin I ve II, hücre göçü ile işbirliği yapar. Miyozinler I ve V, aktin filamentleri boyunca vezikül taşınmasını gerçekleştirir.

yapı

Elektron mikrograflarında, miyozin izoformlarının tipik yapısı üç alana sahiptir: baş, boyun ve kuyruk. Kimotripsin ile hidroliz yoluyla baş ve boyundan oluşan ağır meromiyosin (HMM) adı verilen bir segment ve hafif meromiyosin (LMM) adı verilen bir kuyruk segmenti elde edilir.

Baş alan, ağır zincirin N-terminal ucu ve kuyruk alanı, hafif zincirin C-terminal ucu.

Miyozin sınıfları, onu oluşturan polipeptit zincirlerinin sayısı ve boyuna bağlı hafif zincirin bolluğu ve sınıfı ile ayırt edilebilir.

Miyozin I, bir kafa oluşturan ve kuyruğunda alfa-sarmal bölgelerden yoksun bir polipeptit zincirine sahiptir. Miyozinler I ve V iki polipeptit zincirine sahipken, bu nedenle iki kafa ve bir kuyruk oluştururken, alfa-sarmal zincirler çubuk benzeri bir yapı oluşturmak için sarılır.

Miyozinler I ve V , hafif zincirler üzerinde Ca ⁺ 2'yi düzenleyen ve bağlayan kalmodulin için bağlanma bölgelerine sahiptir . Miyozin I, Ca ⁺ 2'yi hafif zincirlere bağlar , ancak bunu kalmodulinden farklı bir şekilde yapar.

karakteristikleri

Mekanokimyasal düzeyde miyozinlerin üç özelliği vardır:

- Miyozin başı, ayrı adımlarla ilerleyen motor alanıdır: Miyozin başının bir aktin filamanına birleşmesi, eğimi ve ardından ayrılması miyozinin hareketini üretir. Bu süreç döngüseldir ve ATP'ye bağlıdır.

- Konformasyon değişiklikleri: Bir ATP molekülünün hidrolizi, amplifikasyon ve iletim seviyeleri aracılığıyla bir miyozin molekülünün her adımına bağlanır. Bu, miyozinde büyük konformasyonel değişiklikleri içerir.

Birinci amplifikasyon seviyesi, ATP'nin gama-fosfat grubunun kaybı ile üretilir ve bu, ATP-bağlanma sahasındaki yapısal elemanların yeniden düzenlenmesine izin verir. Bu yeniden düzenleme, aktin bağlama sahasındaki yapısal değişikliklerle koordine edilir.

İkinci amplifikasyon seviyesi, aktif bölgedeki konformasyonel değişikliğin karboksil terminalinin yapısal bileşenlerine iletilmesini içerir.

- Yönlülük: miyozinlerin aktin filamentinin (+) ucuna doğru bir polariteye veya ters yönlülüğe sahip olduğu bulunmuştur. Bu sonuç, flüoresan ışık mikroskobu kullanılarak aktin filament kayma deneylerinden gelmektedir.

Özellikleri

Miyozin, aktin ile birlikte, diğer işlevlerin yanı sıra kas kasılmasına, hücre yapışmasına, sitokinezi, kortikal membranları sertleştirmeye ve bazı veziküllerin yer değiştirmesine katılır.

Miyozindeki kusurlar patolojik durumlara neden olabilir. Örneğin, miyozin I ve V'deki kusurlar sırasıyla miyozin miyopatileri ve pigmentasyon bozuklukları (Griscelli sendromu) ile ilgilidir. Miyozin VI izoformlarındaki bozukluklar ise işitme kaybına neden olur.

Kas kasılması

İskelet kasının fonksiyonel ve yapısal birimi sarkomerdir. Kas kasılması sırasında sarkomerin uzunluğu, orijinal uzunluğunun% 30'una ulaşır.

Sarkomerler, karmaşık bir şekilde organize edilmiş kalın miyozin filamentlerinden ve ince aktin filamentlerinden oluşur. Genellikle, miyozin başları, filamentin uzak uçlarında ve kuyrukları sarkomerin merkezine doğru yerleştirilir ve organizasyon bipolardır.

Kas kasılmasının meydana gelmesi için, zıt uçlardaki miyozin başlarının Z diskine veya filamanın (+) ucuna doğru hareket etmesi gerekir. Kalın filamentlerin organizasyonu iki kutuplu olduğundan, ince filamentlerin kalın filamentler üzerinde kayması, ATP tarafından tahrik edilir.

Yer değiştirme kuvveti, kalın bir filamanın yüzlerce miyozin başının ince bir filamanla etkileşime girmesi nedeniyle oluşur.

sitokinez

Mitoz sırasında, mil kutuplarındaki mikrotübüller ayrıldığında, aktin ve miyozin II hücrenin ekvatorunda bir kasılma halkası oluşturur. Bu halka daralır, çapını küçültür ve hücreyi ikiye böler.

Kortikal membranların sertleşmesi

Miyozin II'den yoksun mutant hücrelerde, plazma membranı, harici bir kuvvet uygulandığında kolayca deforme olur. Bunun nedeni, miyozin II'nin plazma zarının proteinlerine agregasyon gücü sağlamasıdır.

Hücre adezyonu

Epitel dokusunda, aktin ve miyozin II'nin kasılma demetleri, plazma membranının yakınında bulunur ve iç hücre yüzeyini çevreleyen dairesel bir kuşak oluşturur. Bu dairesel kuşak, hücrenin şeklini belirler ve hücreler arasındaki bağı korur.

Hücreler arasındaki temas, dairesel kuşağın hücresel yapışma moleküllerine birleşim proteinleri vasıtasıyla birleşmesiyle oluşur.

Bazı veziküllerin yer değiştirmesi

Deneysel kanıtlar, miyozin V'nin Golgi aygıtından hücrenin çevresine membran nakli gerçekleştirdiğini ortaya koymaktadır. Bazı kanıtlar:

- Sinir dokusu hücrelerinde, astrosit immünofloresans ile miyozin V'in Golgi'nin yanında yer aldığı bulundu.

- Mayada, miyozin V genindeki mutasyonlar protein sekresyonunu bozar ve sonuç olarak proteinler sitozolde birikir.

- Miyozin I izoformları, vakuollerin hücre zarına taşınmasından sorumludur. Miyozin I izoformlarına karşı spesifik antikorlar kullanılarak, bu izoformların hücrenin farklı kısımlarında yer aldığı bulundu.

Örneğin, canlı bir amip miyosin IC'ye karşı bir antikor ile etiketlendiğinde, vakuolün membrana taşınması durdurulur. Bu nedenle, boşluk genişler ve hücre patlar.

Miyozine bağlı hastalıklar

Miyozinler ve işitme kaybı

İşitme kaybına neden olan çok sayıda gen ve mutasyon vardır. Bu hastalık sıklıkla monogenetiktir.

Bir veya iki miyozin başlı geleneksel olmayan miyozin mutasyonları iç kulağın işlevini etkiler. Mutasyona uğramış miyozin izoformlarından bazıları miyozin IIIA, miyozin VIIA ve miyozin XVA'dır. Son zamanlarda, miyozin VI'da iki mutasyon keşfedildi.

Miyozin VI'daki mutasyonlar c.897G> T ve p.926Q'dur. İlk mutasyon, Switch I adı verilen aktif bölge ile etkileşime giren bir bölgeyi etkiler. Mutasyon için homozigot, fenotipi erken göstererek ciddi etkilere neden olur.

İkinci mutasyon, miyozin VI'nın kuyruğundaki bir alfa sarmalında, yüklü kalıntıların bir bölgesini etkiler. Bu bölge proksimal motor dimerizasyonu için önemlidir ve miyosin VI'nın stereo-siliyer fonksiyonunu etkiler.

Başka bir mutasyon, kuvvet üretemeyen bir motor üreten p.Asn207Ser'dir. Bunun nedeni, Asn 207'nin, işlevi ATP'nin bağlanması ve hidrolizi olan aktif sitenin bir amino asit kalıntısı olmasıdır.

P.Arg657Trp mutasyonu, miyosin VI fonksiyonunun kaybına neden olur. Arg kalıntısı, hidrolizi miyozinin hareketine bağlayan konformasyonel değişikliklerde rol oynar.

Miyozin X ve kanser

Myosin X (Myo10), beyinde, endotelyumda ve birçok epitelde ifade edilen alışılmadık bir miyozindir. Myo10 ve üç sınıf aktin bazlı projeksiyonlar (filopodia, invadopodia ve filopodia benzeri projeksiyonlar) kanser metastazı sırasında çalışır.

İnvazif kanser hücreleri çok sayıda filopodiye sahiptir ve yüksek düzeyde fascina ifade eder. Bu protein, aktin filamentleri arasında çapraz bağlar kurar. Birincil tümörden kaçmak için, çevreleyen hücre dışı matrisi sindiren, proteolitik aktivite açısından zengin istilacılar oluşur.

Hücreler hücre dışı matrise ulaştığında, filopodia benzeri çıkıntılar dağılmaya ve kolonileşmeye yardımcı olur. Yüksek Myo10 seviyeleri, meme kanserinde yüksek saldırganlık ve metastaz gösterir.

MyoX susturma, aktin bazlı projeksiyonlar oluşturamayan hücrelerde metastatik karakter kaybına neden olur. Tüm bu çıkıntılar, Myo10 tarafından filopodyum içinde taşınan integrin bazlı adezyonlara sahiptir.

MyoX, sentrozom oluşumunda rol oynar. MyoX'un olmaması, çok kutuplu iğlerin oluşumunu kolaylaştırır. MyoX ayrıca kanser hücrelerinde sinyal göndermede rol oynar. Örneğin MyoX, 3,4,5, -inositol trifosfat (PIP3) ile aktive edilir.

Referanslar

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., vd. 2007. Hücrenin Moleküler Biyolojisi. Garland Bilimi, New York.
2. Brownstein, Z., Abu-Rayyan, A., Karfunkel-Doron, D., Sirigu, S., Davido, B., Shohat, M., Frydman, M., Houdusse, A., Kanaan, M., Avraham , K. 2014. Hedeflenen genomik yakalama ve büyük ölçüde paralel sıralama ile ortaya çıkan kalıtsal işitme kaybı için yeni miyozin mutasyonları. Avrupa İnsan Genetiği Dergisi, 22: 768-775.
3. Courson, DS ve Cheney, RE 2015. Myosin-X and Disease. Deneysel Hücre Araştırması, 334: 10-15.
4. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Hücresel ve moleküler biyoloji. Editoryal Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogotá, Caracas, Madrid, Meksika, Sāo Paulo.
5. Schliwa, M. ve Woehlke, G. 2003. Moleküler motorlar. Nature, 422: 759-765.
6. Vale, RD 2003. Hücre İçi Taşıma için Moleküler Motor Araç Kutusu. Cell, 112: 467-480.