Lidské tělo


aktin

G-aktin s navázanou molekulou ADP

Aktin je globulární strukturní protein, který polymeruje v dlouhá vlákna zvaná mikrofilamenta(F-aktin). Mikrofilamenta tvoří součást cytoskeletu buňky, determinují její tvar, poskytují jí oporu, jsou strukturní podpěrou mikroklků nebo stereocilií a umožňují pohyby uvnitř buňky i pohyb buňky samotné tvorbou panožek; také zpevňují některé mezibuněčné spoje a při dělení umožňují zaškrcení a oddělení dceřiných buněk. Ve svalových buňkách hrají esenciální úlohu jako součást tenkých filament myofibril.

Model F-aktinu – aktinové mikrofilamentum

Aktin je jedna z nejhojnějších intracelulárních bílkovin eukaryotických buněk (aktin tvoří kolem 5 % celkových buněčných proteinů) a její struktura je vysoce konzervativní, aktin izolovaný z kvasinky a γ-aktin člověka se shodují ve více než 90 % aminokyselin.

G- a F-aktin

Aktin je polypeptid tvořený 375 aminokyselinami, o celkové molekulové hmotnosti asi 43 kDa. G-aktin, nepolymerizovaná molekula, je globulární, obsahuje N-methylhistidinové zbytky a uprostřed molekuly má jedno vazebné místo pro ATP či ADP. V přítomnosti hořčíku a chloridu draselného spontánně polymerizuje a vytváří dvoušroubovici F-aktinu, aktinové mikrofilamentum. Tloušťka jednoho vlákna je asi 7 nm, jsou tedy nejtenčí ze tří hlavních složek cytoskeletu, vlákna ale mohou být dlouhá až několik μm.

Stejně jako mikrotubuly jsou i mikrofilamenta polarizována, mají svůj +konec, kde polymerace probíhá rychleji, a -konec, kde vlákno roste pomaleji. Filamenta na svém +konci přirůstají asi 10x rychleji, než na -konci. Tvorba a rozklad mikrofilament je dynamický proces, který je řízen asociovanými proteiny.

Isoformy

izoforma aktinu struktury, ve kterých se nachází
α-aktin 1 myofibrily svalových buněk
α-aktin 2 myofibrily svalových buněk
α-aktin 3 myofibrily svalových buněk
β-aktin cytoskelet, buněčné jádro
γ-aktin 1 stereocilie sluchových buněk, zonulae adherentes aj.
γ-aktin 2 myofibrily svalových buněk

U jednoduchých eukaryot je tvorba aktinu kódována jediným genem, u vyšších se pak tvoří geny pro jednotlivé izoformy. Konzervativní struktura aktinu se projevuje i na genetickém kódu, gen kvasinky Saccharomyces cerevisiaemá 80,2% párů bází společných s genem člověka.

V buňkách obratlovců bylo nalezeno šest isoforem aktinu, které jsou rozdělené do tří skupin (alfa, beta a gama) podle jejich izoelektrického bodu. Jednotlivé typy aktinu se liší v několika aminokyselinách, ale mohou existovat v jediné buňce a pravděpodobně i polymerují v jednou mikrofilamentu. β-aktin je nejvíce rozšířeným aktinem ve většině buněk.

U prokaryotních organismů byl objeven analog aktinu, který podobně jako eukaryotní aktin tvoří vlákna cytoskeletu.

Proteiny asociované s aktinem

Byla popsána celá řada proteinů asociovaných s aktinem. Patří mezi ně:

  • Profilin – váže se na G-aktin a stimuluje výměnu ADP za ATP, načež se komplex s vysokou afinitou váže na +konec aktinových mikrofilament
  • Kofilin – váže se na F-aktin na podjednotky obsahující GDP a destabilizuje jej
  • Thymosin-β4 – váže se na G-aktin s navázaným ATP a brání jeho polymeraci do aktinových mikrofilament
  • CapZ – váže se na +konce mikrofilament a brání dalšímu prodlužování
  • Tropomodulin – váže se na -konce mikrofilament a snižuje dynamiku (brání zkracování i prodlužování)
  • Formin – vytváří nová nukleační jádra pro nevětvený F-aktin
  • Arp2/3 komplex (Arp proteiny) – vytváří nukleační jádra podél vláken F-aktinu a indukují větvení F-aktinu
  • Cross-linkovací vazebné proteiny (fimbrin, α-aktinin, spektrin, filamin, dystrofin) – spojují F-aktinová vlákna do složitějších trojrozměrných struktur
  • Myosin – motorové proteiny, které se vážou na F-aktin a za spotřeby ATP se po něm pohybují jako po kolejnicích

Kromě toho vzniklo velké množství specializovaných aktin-vazebných proteinů, které se podílí na organizaci svalového vláknaživočichů (titin, nebulin, tropomyosin, atd).


Pojem naleznete v následujících článcích:

  • Proteiny

    Proteiny

    Trojrozměrná struktura proteinu Bílkoviny, odborně proteiny (z řeckého πρώτειος próteios „prvotní, primární, hlavní“), patří mezi biopolymery. Proteiny se řadí mezi makromolekuly, které obsahují jeden nebo více dlouhých řetězců…

    číst více…

  • Svalová tkáň

    Svalová tkáň

    Svalovina zad Buňky hladké svaloviny Sval (musculus), často také svalovina, je orgán, jehož funkcí je umožnění aktivního pohybu živočicha nebo jeho části. Sval je tvořen především svalovou tkání.…

    číst více…

  • Svalstvo příčně pruhované

    Svalstvo příčně pruhované

    Stavba kosterního svalu Příčně pruhovaná svalovina (dříve označovaná jako žíhaná svalovina) je jeden ze základních typů svaloviny. Označuje se běžně jako kosterní svalovina, neboť se velmi často upíná…

    číst více…