MYOSIN: ลักษณะโครงสร้างประเภทและหน้าที่ - ชีววิทยา - 2026

myosinเป็นมอเตอร์โมเลกุลโปรตีนสามารถที่จะย้ายโปรตีนเส้นใยในเซลล์ พลังงานที่ขับเคลื่อนการเคลื่อนไหวของไมโอซินมาจากการไฮโดรไลซิสของ ATP ด้วยเหตุนี้ไมโอซินจึงถูกกำหนดให้เป็นเอนไซม์ทางกลศาสตร์เคมี

ในยูคาริโอตไมโอซินเป็นโปรตีนที่มีอยู่มาก ไมโอซินมีคลาสที่แตกต่างกันซึ่งเข้ารหัสโดยตระกูลของยีน ในยีสต์มี 5 คลาสที่แตกต่างกันในขณะที่มีการอธิบายในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายสิบชนิด

ที่มา: David Richfield (ผู้ใช้: Slashme) เมื่อใช้ภาพนี้ในงานภายนอกอาจอ้างอิงได้ดังนี้ Richfield, David (2014) "ห้องแสดงการแพทย์ของ David Richfield" WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.009 ISSN 2002-4436

Myosin มีฟังก์ชั่นที่หลากหลาย Myosin I ร่วมกับแอกตินมีส่วนร่วมในการเคลื่อนไหวของ keratocytes

Myosin II ให้ความแข็งแกร่งแก่เยื่อหุ้มพลาสมามีส่วนร่วมในไซโตไคน์และการหดตัวของกล้ามเนื้อ ทั้งไมโอซิน I และ II ทำงานร่วมกับการย้ายเซลล์ Myosins I และ V ทำการขนส่งถุงไปตามเส้นใยแอกติน

โครงสร้าง

ในบอร์ดอิเล็กตรอนโครงสร้างทั่วไปของไอโซฟอร์มไมโอซินมีสามโดเมน: หัวคอและหาง โดยการไฮโดรไลซิสด้วยไคโมทริปซินจะได้รับส่วนที่ประกอบด้วยส่วนหัวและลำคอที่เรียกว่าเมโรไมโอซินหนัก (HMM) และส่วนหางที่เรียกว่าไลท์เมโรไมโอซิน (LMM)

โดเมนส่วนหัวคือปลายขั้ว N ของโซ่หนักและโดเมนหางคือปลายขั้ว C ของโซ่ไฟ

คลาสของไมโอซินสามารถแยกความแตกต่างได้ตามจำนวนของโซ่โพลีเปปไทด์ที่ประกอบกันและความอุดมสมบูรณ์และระดับของโซ่แสงที่ติดอยู่ที่คอ

ไมโอซินฉันมีโซ่โพลีเปปไทด์ซึ่งเป็นส่วนหัวและหางของมันไม่มีบริเวณแอลฟา - ขดลวด ในขณะที่ไมโอซิน I และ V มีโซ่โพลีเปปไทด์สองเส้นดังนั้นจึงรวมกันเป็นสองหัวและหางซึ่งโซ่อัลฟาเฮลิคอลจะขดกันเป็นโครงสร้างคล้ายแท่ง

Myosins I และ V มีพื้นที่ผูกมัดสำหรับเคลโมดูลินซึ่งควบคุมและผูก Ca ⁺²บนโซ่เบา Myosin ฉันผูก Ca ⁺²กับโซ่แสง แต่มันทำในลักษณะที่แตกต่างจากเคลโมดูลิน

ลักษณะเฉพาะ

ในระดับกลศาสตร์ไมโอซินมีสามลักษณะ ได้แก่ :

- หัวไมโอซินเป็นโดเมนของมอเตอร์ที่ก้าวหน้าในขั้นตอนที่ไม่ต่อเนื่อง: การรวมกันของหัวไมโอซินกับเส้นใยแอกตินความเอียงและการแยกในภายหลังทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของไมโอซิน กระบวนการนี้เป็นวัฏจักรและขึ้นอยู่กับ ATP

- การเปลี่ยนแปลงรูปแบบ: ไฮโดรไลซิสของโมเลกุล ATP จะเชื่อมต่อกับแต่ละขั้นตอนของโมเลกุลไมโอซินผ่านระดับของการขยายและการส่งผ่าน สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างขนาดใหญ่ใน myosin

การขยายระดับแรกเกิดจากการสูญเสียกลุ่มแกมมา - ฟอสเฟตของ ATP ซึ่งทำให้สามารถจัดโครงสร้างองค์ประกอบใหม่ในไซต์ที่มีผลผูกพัน ATP ได้ การจัดเรียงใหม่นี้ประสานกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในไซต์ที่มีผลผูกพันแอคติน

การขยายระดับที่สองเกี่ยวข้องกับการสื่อสารของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในไซต์ที่ใช้งานอยู่กับส่วนประกอบโครงสร้างของขั้วคาร์บอกซิล

- Directionality: พบว่าไมโอซินมีขั้วหรือทิศทางย้อนกลับไปทางปลาย (+) ของเส้นใยแอกติน ข้อสรุปนี้มาจากการทดลองการเลื่อนหลุดของเส้นใยแอกตินโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แสงเรืองแสง

คุณสมบัติ

ไมโอซินร่วมกับแอกตินมีส่วนร่วมในการหดตัวของกล้ามเนื้อการยึดเกาะของเซลล์ไซโตไคเนซิสทำให้เยื่อหุ้มสมองแข็งและการเคลื่อนที่ของถุงบางส่วนรวมถึงหน้าที่อื่น ๆ

ข้อบกพร่องในไมโอซินสามารถทำให้เกิดพยาธิสภาพได้ ตัวอย่างเช่นข้อบกพร่องใน myosins I และ V มีความเกี่ยวข้องตามลำดับกับ myosin myopathies และความผิดปกติของเม็ดสี (Griscelli syndrome) ในขณะที่ความผิดปกติของไอโซฟอร์ม myosin VI ทำให้สูญเสียการได้ยิน

การหดตัวของกล้ามเนื้อ

หน่วยการทำงานและโครงสร้างของกล้ามเนื้อโครงร่างคือ sarcomere ในระหว่างการหดตัวของกล้ามเนื้อความยาวของ sarcomere ถึง 30% ของความยาวเดิม

Sarcomeres ประกอบด้วยเส้นใยไมโอซินหนาและเส้นใยแอกตินบาง ๆ ที่จัดเรียงอย่างซับซ้อน โดยทั่วไปแล้วหัวไมโอซินจะอยู่ที่ปลายส่วนปลายของเส้นใยและส่วนท้ายของมันไปทางกึ่งกลางของ sarcomere และองค์กรเป็นสองขั้ว

เพื่อให้เกิดการหดตัวของกล้ามเนื้อหัวไมโอซินที่ปลายอีกด้านหนึ่งจะต้องเคลื่อนไปทางดิสก์ Z หรือปลาย (+) ของไส้หลอด เนื่องจากการจัดเรียงของเส้นใยหนาเป็นสองขั้วการเลื่อนของเส้นใยบาง ๆ บนเส้นใยหนาจึงเกิดขึ้นขับเคลื่อนโดย ATP

แรงกระจัดเกิดขึ้นเนื่องจากหัวไมโอซินที่มีเส้นใยหนาหลายร้อยมีปฏิสัมพันธ์กับเส้นใยบาง ๆ

Cytokinesis

ระหว่างไมโทซิสเมื่อ microtubules ที่ขั้วแกนแยกออกจากกันแอกตินและไมโอซิน II จะสร้างวงแหวนหดตัวที่เส้นศูนย์สูตรของเซลล์ วงแหวนนี้หดตัวลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางและแบ่งเซลล์ออกเป็นสองส่วน

การแข็งตัวของเยื่อหุ้มสมอง

ในเซลล์กลายพันธุ์ที่ขาดไมโอซิน II เมมเบรนในพลาสมาจะเปลี่ยนรูปได้ง่ายเมื่อมีการใช้แรงภายนอก สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจาก myosin II ให้แรงรวมตัวกับโปรตีนของเยื่อหุ้มพลาสมา

การยึดเกาะของเซลล์

ในเนื้อเยื่อเยื่อบุผิวกลุ่มที่หดตัวของแอกตินและไมโอซิน II จะอยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับเมมเบรนของพลาสมาและสร้างเป็นวงรอบที่ล้อมรอบผิวเซลล์ด้านใน หางเปียกลมนี้กำหนดรูปร่างของเซลล์และรักษาพันธะระหว่างเซลล์

การสัมผัสระหว่างเซลล์เกิดขึ้นโดยการรวมตัวของสายพานวงกลมกับโมเลกุลยึดเกาะของเซลล์โดยอาศัยโปรตีนจากสหภาพ

การกำจัดถุงบางส่วน

หลักฐานการทดลองแสดงให้เห็นว่า myosin V ทำหน้าที่ขนส่งเมมเบรนจากอุปกรณ์ Golgi ไปยังรอบนอกของเซลล์ หลักฐานบางประการ ได้แก่

- ในเซลล์เนื้อเยื่อประสาทโดยการสร้างภูมิคุ้มกันแอสโตรไซต์พบว่าไมโอซิน V อยู่ถัดจากกอลจิ

- ในยีสต์การกลายพันธุ์ของยีนไมโอซินวีจะขัดขวางการหลั่งโปรตีนและด้วยเหตุนี้โปรตีนจึงสะสมในไซโตซอล

- ไอโซฟอร์มของไมโอซินฉันรับผิดชอบในการขนส่งแวคิวโอลไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ การใช้แอนติบอดีจำเพาะต่อไอโซฟอร์มของไมโอซิน I พบว่าไอโซฟอร์มเหล่านี้อยู่ในส่วนต่างๆของเซลล์

ตัวอย่างเช่นเมื่ออะมีบาที่มีชีวิตถูกติดฉลากด้วยแอนติบอดีต่อไมโอซิน IC การขนส่งแวคิวโอลไปยังเมมเบรนจะหยุดลง ด้วยเหตุนี้แวคิวโอลจึงขยายตัวและเซลล์แตกออก

โรคที่เกี่ยวข้องกับ Myosin

ไมโอซินและการสูญเสียการได้ยิน

มียีนและการกลายพันธุ์มากมายที่ทำให้สูญเสียการได้ยิน โรคนี้มักเกิดขึ้นในลักษณะเดียว

การกลายพันธุ์ของไมโอซินที่ผิดปกติโดยมีหัวไมโอซินหนึ่งหรือสองหัวส่งผลต่อการทำงานของหูชั้นใน ไอโซฟอร์มไมโอซินที่กลายพันธุ์บางชนิด ได้แก่ ไมโอซิน IIIA ไมโอซิน VIIA และไมโอซิน XVA เมื่อเร็ว ๆ นี้มีการค้นพบการกลายพันธุ์สองครั้งใน myosin VI

การกลายพันธุ์ใน myosin VI คือ c.897G> T และ p.926Q การกลายพันธุ์ครั้งแรกส่งผลกระทบต่อพื้นที่ที่มีปฏิสัมพันธ์กับไซต์ที่ใช้งานอยู่ซึ่งเรียกว่า Switch I Homozygous สำหรับการกลายพันธุ์จะแสดงฟีโนไทป์ในช่วงต้นทำให้เกิดผลกระทบที่รุนแรง

การกลายพันธุ์ครั้งที่สองมีผลต่อพื้นที่ของสารตกค้างที่มีประจุในอัลฟาเฮลิกซ์ที่หางของไมโอซิน VI บริเวณนี้มีความสำคัญสำหรับการลดขนาดมอเตอร์ใกล้เคียงและมีผลต่อฟังก์ชันสเตอริโอปรับเลนส์ของไมโอซิน VI

การกลายพันธุ์อีกอย่างหนึ่งคือ p.An207Ser ซึ่งก่อให้เกิดมอเตอร์ที่ไม่สามารถผลิตแรงได้ เนื่องจาก Asn 207 เป็นกรดอะมิโนตกค้างของไซต์ที่ใช้งานอยู่ซึ่งมีหน้าที่ในการจับและไฮโดรไลซิสของ ATP

การกลายพันธุ์ p.Arg657Trp ส่งผลให้สูญเสียฟังก์ชัน myosin VI สารตกค้าง Arg มีส่วนเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่ไฮโดรไลซิสคู่กับการเคลื่อนที่ของไมโอซิน

Myosin X และมะเร็ง

Myosin X (Myo10) เป็นไมโอซินที่ผิดปกติซึ่งแสดงออกในสมองเยื่อบุผนังหลอดเลือดและเยื่อบุผิวจำนวนมาก Myo10 และการคาดคะเนตามแอคตินสามชั้น (filopodia, invadopodia และ filopodia-like projections) ทำงานระหว่างการแพร่กระจายของมะเร็ง

เซลล์มะเร็งที่แพร่กระจายมีฟิโลโพเดียจำนวนมากและแสดงถึงภาวะพังผืดในระดับสูง โปรตีนนี้ทำหน้าที่เชื่อมขวางระหว่างเส้นใยแอกติน เพื่อที่จะหลีกหนีจากเนื้องอกหลักจะมีการก่อตัวของ invadopodia ขึ้นซึ่งอุดมไปด้วยกิจกรรมโปรตีโอไลติกซึ่งย่อยเมทริกซ์ภายนอกเซลล์ที่อยู่รอบ ๆ

เมื่อเซลล์ไปถึงเมทริกซ์นอกเซลล์การคาดคะเนคล้ายฟิโลโพเดียจะช่วยกระจายและตั้งรกราก Myo10 ในระดับสูงบ่งบอกถึงความก้าวร้าวและการแพร่กระจายของมะเร็งเต้านมในระดับสูง

การปิดเสียง MyoX ทำให้สูญเสียลักษณะการแพร่กระจายของเซลล์ซึ่งไม่สามารถสร้างการคาดการณ์ที่อิงตามแอคตินได้ การคาดคะเนทั้งหมดนี้มีการยึดเกาะแบบอินทิกรินซึ่งมี Myo10 อยู่ภายในฟิโลโซเดียม

MyoX มีส่วนเกี่ยวข้องกับการสร้างเซนโทรโซม การไม่มี MyoX ช่วยให้เกิดแกนหมุนหลายขั้ว MyoX ยังเกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณในเซลล์มะเร็ง ตัวอย่างเช่น MyoX ถูกเปิดใช้งานโดย 3,4,5, -inositol triphosphate (PIP3)

อ้างอิง

1. Alberts, B. , Johnson, A. , Lewis, J. , et al. 2550. อณูชีววิทยาของเซลล์. Garland Science, นิวยอร์ก
2. Brownstein, Z. , Abu-Rayyan, A. , Karfunkel-Doron, D. , Sirigu, S. , Davido, B. , Shohat, M. , Frydman, M. , Houdusse, A. , Kanaan, M. , Avraham , พ. 2014. การกลายพันธุ์ของไมโอซินแบบใหม่สำหรับการสูญเสียการได้ยินทางพันธุกรรมที่เปิดเผยโดยการจับจีโนมที่เป็นเป้าหมายและการหาลำดับขนานกันอย่างหนาแน่น วารสาร European Journal of Human Genetics, 22: 768-775
3. Courson, DS และ Cheney, RE 2015. Myosin-X and Disease. การวิจัยเซลล์ทดลอง, 334: 10-15.
4. Lodish, H. , Berk, A. , Zipurski, SL, Matsudaria, P. , Baltimore, D. , Darnell, J. 2003. เซลล์และอณูชีววิทยา กองบรรณาธิการ Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogotá, Caracas, Madrid, Mexico, Sāo Paulo
5. Schliwa, M. และ Woehlke, G. 2003. มอเตอร์โมเลกุล. ธรรมชาติ 422: 759-765
6. Vale, RD 2003 กล่องเครื่องมือมอเตอร์โมเลกุลสำหรับการขนส่งภายในเซลล์ เซลล์ 112: 467-480