Aktin

Aktin je strukturni protein, ki ga najdemo v vseh evkariontskih celicah. Sodeluje v strukturi citoskeleta in mišic.

Kaj je aktin

Aktin je evolucijsko zelo stara beljakovinska molekula. Kot strukturni protein se nahaja v citoplazmi vsake evkariontske celice in v sarkomeru vseh mišičnih vlaken.

Skupaj z mikrotubuli in vmesnimi nitkami tvori citoskelet vsake celice v obliki aktinskih filamentov. Skupaj je odgovoren za nastanek celične strukture in gibanje molekul in celičnih organelov znotraj celice. Enako velja za kohezijo celic preko tesnih stičišč ali prilepljenih stičišč. V mišičnih vlaknih aktin skupaj z beljakovinami miozinom, troponinom in tropomiozinom ustvarja krčenje mišic.

Aktin lahko razdelimo na tri funkcionalne enote alfa-aktin, beta-aktin in gama-aktin. Alfa-aktin je strukturna sestavina mišičnih vlaken, medtem ko se beta in gama-aktin nahajata predvsem v citoplazmi celic. Aktin je zelo ohranjen protein, ki se pojavlja v enoceličnih evkariontskih celicah z zelo majhnimi odstopanji v zaporedju aminokislin. Pri ljudeh 10 odstotkov vseh beljakovinskih molekul v mišičnih celicah sestoji iz aktina. Vse ostale celice vsebujejo od 1 do 5 odstotkov te molekule v citoplazmi.

Funkcija, učinek in naloge

Aktin izpolnjuje pomembne funkcije v celicah in mišičnih vlaknih. V citoplazmi celice kot del citoskeleta tvori gosto, tridimenzionalno mrežo, ki drži celične strukture skupaj.

Na določenih točkah mreže se strukture okrepijo in tvorijo membranske izbokline, kot so mikrovil, sinapse ali psevdopodija. Adherens Junctions in Tight Junctions sta na voljo za stike v celici. Na splošno aktin prispeva k stabilnosti in obliki celic in tkiv. Aktin poleg stabilnosti zagotavlja tudi transportne procese znotraj celice. Povezuje pomembne strukturno povezane transmembranske beljakovine, tako da ostanejo v neposredni bližini. S pomočjo miozinov (motoričnih beljakovin) tudi aktinska vlakna izvajajo prevoz na kratke razdalje.

Na primer, vezikule se lahko prenašajo na membrano. Daljše raztezke mikrotubuli prevzamejo s pomočjo motornih beljakovin kinezin in dinin. Actin zagotavlja tudi mobilnost celic. Celice morajo biti sposobne večkrat migrirati znotraj telesa. To velja zlasti za imunske reakcije ali celjenje ran, pa tudi za splošna gibanja ali spremembe oblike celic. Gibi lahko temeljijo na dveh različnih procesih. Po eni strani lahko gibanje sprožimo z usmerjeno reakcijo polimerizacije, na drugi strani pa z interakcijo aktin-miozin.

V interakciji aktin-miozin so aktinska vlakna sestavljena kot vlaknasti snopi, ki delujejo kot vlečne vrvi s pomočjo miozina. Aktinovi filamenti lahko povzročijo celične izrastke v obliki psevdopodije (filopodija in lamelipodija). Poleg raznolikih funkcij znotraj celice je aktin seveda odgovoren za krčenje mišic tako skeletnih mišic kot gladkih mišic. Ta gibanja temeljijo tudi na interakciji aktin-miozin. Da bi to zagotovili, je veliko aktinskih filamentov na zelo urejen način povezano z drugimi proteini.

Izobraževanje, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti

Kot smo že omenili, se aktin nahaja v vseh evkariontskih organizmih in celicah. Je inherentni del citoplazme in zagotavlja stabilnost celic, sidranje strukturno povezanih beljakovin, prevoz veziklov na celico do celične membrane in mobilnost celic. Brez aktina celica ne bi mogla preživeti. Obstaja šest različnih aktinskih različic, ki so razdeljene na tri alfa variante, eno beta varianto in dve gama različici.

Alfa aktini sodelujejo pri razvoju in krčenju mišic. Beta-aktin in gama-1-aktin sta za citoskelet v citoplazmi zelo pomembna. Gama-2-aktin je v glavnem odgovoren za gladke mišice in črevesne mišice. Med sintezo se na začetku oblikuje monomerni globusni aktin, ki je znan tudi kot G-aktin. Posamezne molekularne molekularne beljakovine se polimerizirajo in tvorijo filamentaren F-aktin.

Med postopkom polimerizacije se več sferičnih monomerov združi in tvori dolg nitasti F-aktin. Tako konstrukcija kot tudi razpad verig sta zelo dinamična. Na ta način se lahko aktinski okvir hitro prilagodi trenutnim zahtevam. Poleg tega ta postopek zagotavlja tudi premike celic. Te reakcije lahko zaviramo s tako imenovanimi zaviralci citoskeleta. S temi snovmi zavirajo bodisi polimerizacijo bodisi depolimerizacijo. V okviru kemoterapije so zdravilnega pomena kot zdravila.

Bolezni in motnje

Ker je aktin bistvena sestavina vseh celic, mnoge strukturne spremembe, ki jih povzročajo mutacije, vodijo v smrt organizma. Mutacije v genih za alfa aktine lahko povzročijo mišične motnje. To še posebej velja za alfa-1-aktin.

Zaradi dejstva, da je alfa-2-aktin odgovoren za mišice aorte, lahko pride do družinske anevrizme torakalne aorte, če mutiramo gen ACTA2. Gen ACTA2 kodira alfa-2-aktin. Mutacija gena ACTC1 za srčni alfa aktin povzroči razširjeno kardiomiopatijo. Poleg tega lahko mutacija ACTB kot gena za citoplazemski beta-aktin povzroči velikocelični in difuzni B-celični limfom. Nekatere avtoimunske bolezni imajo lahko povišano raven protiteles proti aktinu.

To velja zlasti za avtoimunsko vnetje jeter. Gre za kronični potek hepatitisa, ki dolgoročno vodi v cirozo jeter. Tu najdemo protitelo proti aktinu gladkih mišic. Glede na diferencialno diagnozo avtoimunskega hepatitisa ni tako enostavno ločiti od kroničnega virusnega hepatitisa. Ker pri kroničnem virusnem hepatitisu lahko protitelesa proti aktinu spodbudimo tudi v manjši meri.