Miostatina , myostatin

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Biochimica del metabolismo: Cell Biology miosina Nota: In queste note riferimenti sono indicati per i numeri di pagina in Biologia Molecolare del libro di testo Cell di Alberts et al. (UN). Myosins sono una grande superfamiglia di proteine ​​motrici che si muovono lungo filamenti di actina, mentre idrolisi dell'ATP. Circa 20 classi di miosina sono state distinte sulla base della sequenza di amminoacidi nei loro domini motore ATP-idrolisi. Le diverse classi di miosina si differenziano anche nella struttura dei loro domini di coda. domini di coda hanno diverse funzioni in diverse classi di miosina, tra cui dimerizzazione e altre interazioni proteina-proteina. Solo alcune delle classi note di miosina saranno discussi qui. Vedere gli schemi in A. p. 950, 951, un diagramma accessibile dalla miosina pagina all'Università di Cambridge, e gli schemi che descrivono il dominio del motore e della regione del collo sotto. La miosina II è stato studiato per il suo ruolo nella contrazione muscolare, ma funziona anche in cellule non muscolari. La miosina II include due catene pesanti. Il dominio del motore globulare di ogni catena pesante catalizza idrolisi dell'ATP, e interagisce con l'actina. Ogni catena pesante continua in un dominio di coda in cui sequenze ripetute heptad promuovere dimerization interagendo in modo da formare una canna simile a una bobina a spirale - helical. Due catene l ight. designato essenziale e normativo. avvolgere intorno alla regione del collo di ogni miosina II catena pesante. Oltre ai ruoli normativi, catene leggere possono aiutare a irrigidire le regioni del collo. Il sito di legame per ogni catena leggera è un QI motivo (isoleucina, glutammina) sequenza: IQxxxRGxxxR. Miosina II catene leggere sono simili nella struttura a calmodulina. ma in molti organismi hanno perso la capacità di legare Ca ++. Tuttavia, le catene leggere calmodulin-like di alcuni myosins si legano Ca ++. Miosina Mi ha solo una catena pesante con un singolo dominio del motore globulari. La sua relativamente breve coda manca le ripetizioni heptad che sarebbero coinvolti nella dimerizzazione attraverso la formazione di una bobina a spirale. Il dominio coda miosina VI comprende un breve segmento di ripetizioni heptad. Miosina VI è risultato essere sia monomerica o dimerica in condizioni diverse. La miosina V ha due catene pesanti come miosina II. Ma miosina V ha una regione del collo più lungo che dispone di 6 siti di legame per catene leggere calmodulina. La sua breve regione coiled coil è seguito da un dominio globulare alla fine di ogni coda catena pesante. domini a motore di maggior myosins si muovono lungo i filamenti di actina verso la più estremità dei filamenti. Questo movimento è ATP-dipendente ed è accompagnata da idrolisi. Un'eccezione è miosina VI. che si muove verso le estremità meno di filamenti di actina. La prova che il dominio della testa con il collo allegata è sufficiente per guidare il movimento è stato ottenuto in studi di teste di miosina isolate, utilizzando la microscopia a fluorescenza. teste di miosina. staccato dalla coda di miosina dal trattamento della proteasi e fissato ad una superficie di vetro, promuovere la scorrevolezza di filamenti di actina etichettati con fluorescente rodamina-falloidina. Questo movimento è ATP-dipendente. Vedere Alberts et al. p. 951. Vedere anche un film e l'animazione di movimento actina filamento guidato da miosina immobilizzato, in Università del Vermont sito. teste di miosina II interagiscono con filamenti di actina in un ciclo di reazioni che possono essere riassunti come segue (diagramma A pag 955.): ATP legame provoca un cambiamento conformazionale che causa miosina di lasciar andare actina. Il sito attivo si chiude, e ATP viene idrolizzato. come un cambiamento conformazionale (armamento della testa) si traduce in miosina debolmente legame actina, in un posto diverso sul filamento. P i di uscita in cambiamento conformazionale che porta al forte legame della miosina, e il colpo di potere. dissociazione ADP lascia la testa della miosina strettamente legato a actina. In assenza di ATP, questo risultato statali in rigidità muscolare chiamato rigore. Una animazione può essere visto in un sito web della Valle Lab presso l'Università della California, San Francisco. ATP si lega alla testa miosina adiacente ad un b - sheet 7 filamento. I loop che si estendono da - strands b interagiscono con il nucleotide adenina. La tasca nucleotide-binding di miosina si trova di fronte una profonda fenditura che taglia in due il dominio di legame actina-(schema in A p. 953). Apertura e chiusura della fenditura si propone di provocare la testa del perno sulla regione del collo, come occupazione dei nucleotide-binding sito cambia e come miosina interagisce e si dissocia da actina. Coerentemente con il ciclo conformazionale previsto, diverse conformazioni della testa della miosina & amp; collo sono stati trovati in strutture cristalline. Due esempi sono mostrati. Il b - sheet adiacente al sito nucleotide-binding è di colore magenta; catene leggere vengono visualizzati come spina dorsale, in verde & amp; rosso. Somiglianze nella struttura del sito ADP / ATP-binding in miosina e il nucleotide sito di legame della famiglia di piccole proteine ​​GTP-binding come Ras. hanno portato al suggerimento che miosina può essere lontanamente legato alle proteine ​​GTP-binding. C'è poco omologia di sequenza, ma la somiglianza strutturale suggerisce un antenato comune. Esplora a destra la struttura del dominio nucleotide-binding dei Ras prodotto proto-oncogene con un PIL legato. Confronto alla struttura della testa di miosina sopra. complessi bipolari di miosina II sotto forma di interazione di domini bobina di coda a spirale antiparalleli. Questi complessi possono contenere molte molecole di miosina, come nelle spessi filamenti del muscolo scheletrico (diagramma A pag. 950). filamenti di actina antiparallel possono essere causati a muoversi l'una rispetto all'altra, come domini motore alle estremità opposte della miosina bipolare II complessi camminare verso la più estremità dei filamenti di actina adiacenti. Struttura sarcomero muscolare e il ruolo della miosina II nella contrazione muscolare, non saranno discusse in dettaglio in questa sede, in quanto è ricoperto di altri corsi a Rensselaer. (Se non si ha familiarità con il ruolo di miosina II nel muscolo vedere A pag. 961-964). In cellule non muscolari miosina II (tipo in sarcomeri muscolari) si trova spesso per essere associate con fasci actina filamento. L'esistenza di gruppi di miosina bipolari è stata postulata. Contrazione di actina fasci di filamenti è postulata per coinvolgere miosina-mediata scorrimento dei filamenti di actina antiparalleli, ad esempio in ciascuno dei seguenti: fibre di stress. fasci di filamenti di actina che puntano alla membrana plasmatica nei siti in cui una cellula si attacca alla matrice extracellulare (A pag. 940). cinture di filamenti di actina che circondano le cellule epiteliali, associati a giunzioni aderenti (A pag. 1071-1072). l'anello contrattile cytokinesis. situato all'interno della membrana plasmatica al solco di divisione (A pag. 1054). la corticale rete di filamenti di actina, che si trova appena all'interno della membrana plasmatica in molte cellule. La miosina II della muscolatura liscia così come le cellule non-muscolari può essere regolato dalla fosforilazione delle sue catene leggere normativi. Defosforilazione stabilizza una conformazione piegata inibito in cui i domini motore entra in contatto domini coda distali prevenendo la formazione di complessi bipolari. Diagramma in A p. 961. La fosforilazione catalizzata dalla catena miosina luce chinasi o Rho chinasi attiva promuovendo la transizione alla conformazione estesa. La miosina II in Dictyostelium transizioni a una conformazione piegata inibito in grado di formare i filamenti bipolari quando i residui del suo dominio coda sono fosforilati tramite una catena pesante della miosina chinasi. Miosina V (diagramma nel sito web di X. Li) e la proteina kinesin motore dei microtubuli sono inibiti da una transizione regolata da piegato conformazioni. Nella conformazione piegata di ciascuna di queste proteine ​​motrici, l'interazione di un dominio coda globulare con il dominio del motore inibisce la sua attività ATPasi. Associazione a una proteina carico per il quale ha affinità promuove la transizione a un ruolo attivo. stato non piegato. Regolamento Ca ++ varia, a seconda del tipo di miosina, il tessuto e l'organismo. Per esempio: Alcuni myosins sono regolati dal legame di Ca ++ da catene leggere calmodulin-like. nella regione del collo. Un complesso di tropomiosina e troponina (che include una proteina calmodulin-like) regola l'interazione actina-miosina in sarcomeri muscolari scheletriche. (Vedere A pag. 965) Caldesmon. una proteina regolata dalla fosforilazione e Ca ++. controlla l'interazione actina-miosina in muscolatura liscia. Myosins I, V. & Amp; VI si legano alle membrane o complessi macromolecolari attraverso i domini di coda globulari. Hanno ruoli, ad esempio nei movimenti di organelli o membrane plasmatiche relativi a filamenti di actina: Myosins I & amp; V associato con membrane di Golgi e vescicole derivate dal Golgi, compresi vescicole sinaptiche. Nei topi, miosina V mutazioni portano a difetti nella trasmissione sinaptica. In melanociti della pelle, miosina V è coinvolto nel movimento di granuli di pigmento membrana-racchiusi in estensioni cellule dendritiche (A pag. 959). Entro microvilli delle cellule epiteliali intestinali, m yosin io possa avere un ruolo nel tirare la membrana plasmatica lungo filamenti di actina fasci all'interno della microvilli, man mano che crescono con l'aggiunta di monomeri di actina alla punta (A pag. 942). Un membro della classe miosina I di proteine ​​motrici (miosina IC) ha un ruolo speciale in udienza. relative alla circolazione dei canali ionici di membrana-embedded lungo la superficie di stereocilia, processi cellulari sottili che contengono filamenti di actina (A pag. 1270). Miosina VI. che è unica tra myosins a camminare lungo i filamenti di actina verso la fine meno. ha un ruolo nella endocitosi clatrina mediata (A pag. 752), come vescicole endocytic vengono trasportati verso l'interno, lontano dalla membrana plasmatica. Movimento di miosina V lungo actina è processive. il che significa che miosina V rimane attaccato ad un filamento di actina come si cammina lungo quel filamento. Al contrario, miosina II è un motore non processive che stacca dal actina in una fase di ciascun ciclo di reazione (vedi sopra). Il movimento processive della miosina V è appropriato per il suo ruolo nel trasporto di organelli lungo filamenti di actina. Nella mano dopo l'altra fare un passo meccanismo della miosina V, un dominio testa dissocia da un filamento di actina solo quando l'altro dominio testa si lega alla subunità prossimo con l'orientamento corretto lungo il filamento di actina elicoidale. Dato che ci sono 13 subunità di actina per turno elicoidale, miosina V ha una relativamente lunga lunghezza del passo di 74 nm. Facendo un passo la lunghezza della ripetizione elicoidale actina, miosina V mantiene un percorso rettilineo lungo un filamento di actina, piuttosto che a spirale intorno ad esso. M lunghezza yosin V passo è stato misurato dal movimento delle singole catene leggere calmodulina fluorescenti etichettato associati al dominio collo miosina V monitoraggio. Per i diagrammi, vedere articolo di Yildiz et al. e un sito web dell'Università dell'Illinois sulla ricerca di P. Selvin. microscopia elettronica ad alta risoluzione ha rilevato conformazioni coerenti con il meccanismo moltiplicatore hand-over-mano. Animazione: Questa animazione della miosina V piedi lungo un filamento di actina si riferiscono al microscopio elettronico riprese di frammenti miosina V, costituito da parte del dominio coda con due teste attaccate, attaccato ai filamenti di actina in quanto viene interpretato come diverse fasi del ciclo di reazione . (Di M. L. Walker, S. A. Burgess, J. R. Sellers, F. Wang, J. A. Hammer, J. Trinick & amp;. P. J. Knight) movimento ameboide: Al bordo anteriore di una cella in movimento è il lamellipodio. estensione in avanti di un lamellipodio è guidato da polimerizzazione actina. Lamellipodi contiene una rete ampiamente ramificata di filamenti di actina, con la loro più estremità orientata verso la membrana plasmatica. La localizzazione di proteine ​​che partecipano a generare il movimento in avanti, al fronte di salita o di altre regioni di una cella di avanzamento, è stato dimostrato, ad esempio mediante l'etichettatura fluorescente. Vedere A pag. 974-977. Alcuni esempi discussi sopra e nelle note di actina: Profilin promuove ADP scambio / ATP da G-actina, per dare la forma ATP-bound competente per polimerizzare, al lato corto di una cella di avanzamento. Arp2 / 3. un complesso che comprende relative actina proteine ​​2 & amp; 3, si lega ai lati di filamenti di actina e nucleates crescita di nuovi filamenti all'interno lamellipodi. Capping proteine ​​aggiunge alle oltre estremità dei filamenti di actina poco dopo che sono nucleate da Arp2 / 3, mantenendo filamenti di actina all'avanguardia corto e molto ramificato. Miosina Mi lega alla membrana plasmatica, e può tirare la membrana in avanti come si cammina filamenti di actina verso la fine più (figura in alto). Cofilina e gelsolin possono recidere filamenti di actina, fornendo nuovo più finisce per nucleazione della crescita filamento di actina e contribuendo a mantenere rami actina filamento breve all'interno del lamellipodio. Cofilina promuove anche depolimerizzazione di filamenti di actina più indietro dal bordo all'interno di un lamellipodio. Varie proteine ​​reticolanti stabilizzare la rete actina in lamellipodi. etichettatura Pulse ha dimostrato che i filamenti di actina nuova formazione sono stabili, come un lamellipodio avanzamento si sposta oltre, finché essi smontare più indietro dal bordo. La miosina II si trova prevalentemente nella parte posteriore di una cella in movimento, o in regioni riavvolta. Contrazione in queste regioni probabilmente comporta scorrimento dei filamenti di actina antiparalleli guidati da gruppi di miosina bipolari. Quando una adesione focale non riesce a staccare, un frammento di citoplasma è talvolta lasciata. Calpains (Ca ++ intracellulare proteasi - activated) possono degradare costituenti di adesioni focali nella parte posteriore di una cella in movimento mentre viene tirato in avanti. Vedi il sito FishScope con i film. Vedere un sito web dell'Istituto di Biologia Molecolare presso Salisburgo con i film, un'animazione & amp; un diagramma. Segnalazione di movimento ameboide è complessa e solo pochi aspetti di questo regolamento sarà riassunta qui. Per esempio: ruoli di regolamentazione dei membri della famiglia Rho delle proteine ​​GTP-binding includono: Rac-GTP attiva Scar / Wave (un membro della famiglia delle proteine ​​WASP), che a sua volta attiva Arp2 / 3 nucleazione formazione di rami actina filamento all'avanguardia di una cellula in movimento. Rho-GTP attiva Rho chinasi (ROCK) per fosforilare miosina II catene leggere normativi, per promuovere l'interazione della miosina II, con i filamenti di actina. Ciò è essenziale per la formazione di fibre di stress e la contrazione di queste fibre di stress nella parte posteriore di una cella in movimento. Rho-GTP attiva anche formins per promuovere la formazione dei filamenti di actina lineari si trovano in fibre di stress. PIP 2 (fosfatidilinositolo-4,5-bisfosfato) idrolisi dal segnale attivato fosfolipasi C può provocare aumenti localizzati di profilin, cofilina, gelsolin, e Ca ++ (a causa di IP 3 release). Ca ++ indicatore coloranti sono stati utilizzati per dimostrare che citosolico [Ca ++] è più alta nella parte posteriore di una cella di avanzamento, dove può attivare catena miosina luce chinasi e calpains. Citosolico [Ca ++] è relativamente basso al lato corto di una cella di avanzamento, in cui il movimento è guidato più dal gruppo actina filamento. Una sintesi dei ruoli di alcuni costituenti cellulari in movimento ameboide è presentato a destra. Vedere gli schemi anche da Vicente-Manzanares et al. in J. Cell Science. Per maggiori dettagli, vedere la miosina pagina. che fornisce collegamenti ad altri siti con informazioni relative alla miosina. Copyright 1998-2007 da Joyce J. Diwan. Tutti i diritti riservati.