Kinezin
From Wikipedia, the free encyclopedia
From Wikipedia, the free encyclopedia
Kinezin je protein iz klase motornih proteina koji se nalazi u eukariotskim ćelijama.
Kinezini se kreću duž mikrotubulskih (MT) filamenata i pokreću hidrolizu adenozin trifosfata (ATP), tako da djeluju kao ATPaze. Aktivno kretanje kinezina podržava nekoliko ćelijskih funkcija, uključujući i mitozu, mejozu i transport ćelijskog naboja: kao u aksonskom transportu. Većina kinezina se kreće prema pozitivnom kraju mikrotubule koji, u većini ćelija, podrazumijeva transportirajuće punjenje: kao kod proteina i membranskih komponenti od centra ćelije prema periferiji. Ovaj oblik transporta je poznat kao anterogradni transport. Nasuprot tome, dineini su proteinski motori koji se kreću u pravcu negativnog kraja mikrotubule.
Kinezini su otkriveni kao anterogradni međućelijski transportni motori koji počivaju na fumnkcijasma mikrotubula (MT).[1] Osnivački član ove superfamilije, kinesin-1, izoliran je kao heterotetramerni – brza aksonska organela transportnog motora koja se sastoji od dvije identične motorne podjedinice (KHC) i dva "lahka lanca" (KLC) preko pečišćavanja mikrotubulskog afiniteta neuronskih ekstrakata.[2] Nakon toga su, drugačije usmjereni heterotrimerni plus krajevi, označeni kao kinezin-2, koji sadrže od dva različita KHC vezane motorne podjedinice i dodatnu podjedinicu "KAP", prečišćene do ekstrakta jaja/embriona Echinodermata.[3] a je najpoznatiji je po svojoj ulozi u transportu proteinskog kompleksa (IFT čestice) uz aksoneme tokom biogeneze cilija.[4] Molekulskogenetički i genomski pristupi doveli su do spoznaje da je kinezini čine raznovrsnu natporodicu motora koji su, u eukariota, odgovorni za više unutarćelijskih pokreta .[5][6][7][8] Genom sisara, naprimjer, kodira više 40 kinezinskih proteina,[9] organiziranih u najmanje 14 porodica zvanih, od kinezin-1 do kinezin-14.[10]
Članovi superfamilije kinezina variraju u veličini, ali prototip – kinezin-1 je heterotetramer čije motorne podjedinice (teški lanci ili KHCS) formiraju proteinski dimer (molekulski par) koji veže dva lahka lanca (KLC).
Teški lanac kinezina-1 sadržui loptastu glavu (motorni domen) na kraju amino kraja, priključenu kroz kratki, fleksibilni vratni linker za dršku – dugi, centralni alfa –heliksni spiralno namotani domen – koji završava u C-kraju repnog domena koji ga povezuje sa lahkim lanacims. Peteljkke dva KHCS se prepliću da formiraju spiralnu zavojnicu, što usmjerava dimerizacije dva KHC. U većini slučajeva prevezeni teret se veže za lahke lance kinezina, na TPR motivnu sekvencu PCK, ali u nekim slučajevima teret se veže I za C-krajeve domena teških lanaca.[11]
Glava kinezina se može shvatiti kao njegov potpis, a njena aminokiselinska sekvenca je dobro konzervirana među različitim kinesinima. Svaka glava ima dva odvojena mjesta vezanja: jedno za mikrotubule i drugo za ATP. ATP veza i hidroliza, kao i oslobađanje ADP mijenjaju konformaciju domena mikrotubulskog vezanja i orijentaciju vrata – lijevo u odnosu na glavu; to dovodi u kretanja kinezina. Nekoliko strukturnih elemenata glave, uključujući centralni domen beta-stranice i prekidač domena I i II, upleteni su kao posrednici u interakcije između dva vezanja i vratnog domena. Kinezini su strukturno srodni sa G protein ima, koji hidroliziraju GTP, umjesto ATP. Nekoliko konstruktivnih elementa su istovjetni se dijele u dvije porodice, posebno Switch I i Switch II domeni.
U ćeliji, male molekule, kao što su plinovi i glukoza difundiraju tamo gdje su potrebne. Velike molekule koje su sintetizirane (ćelijske energane) su prevelike (u citosolu) da bi mogle da se difuzno kreću do svojih odredišta. Ulogu transportera velikih tereta do odredišta imaju motoni protein. Kinezini su motorni proteini koji obavljaju takav transport tereta unidirigiranom “šetnjom “, zajedno sa putevima mikrotubula, hidrolizirajući jednu molekulu adenozin trifosfata (ATP) na svakom koraku.[13] Mislilo se da hidroliza ATP snabdijeva energijom svaki korak, otpuštajući energiju i gurajući je prema glavi slijedećeg mjesta vezanja.[14] Međutim, predloženo je da se glava difundira prema naprijed, a snaga vezanja na mikrotubule je ono što vuče zajednički teret.[15] Pored toga, virusa HIV, naprimjer, kinezin se koristi za taloženje virusnih čestica nakon kompletiranja.[16] Postoje značajni dokazi da teret, u uvjetima in vivo, teret prenosi više motora.[17][18][19][20]
Motorni proteini putuju u određenom pravcu duž mikrotubule. To je zato što je mikrotubula polarna, a glava se veže samo na mikrotubule u jednom pravcu, dok vezanje ATP daje svoj pravac na svakom koraku, uz proces poznat kao zipiranje vratnog linkera (na principu “zip-zatvarača” na odjeći, npr.).[21]
Većina kinezina se kreće prema plus kraju mikrotubula što, u većini ćelija, podrazumijeva transport tereta od centra ćelije prema periferiji. Ovaj oblik transporta je poznat kao anterogradni transport / ortrogradni transport. Porodica protein kinezina-14, kao što je kod Drosophila melanogaster, nezaraznih bolesti, pupoljaka kvasaca KAR3 i Arabidopsis thaliana ATK5, idu u suprotnom pravcu, prema minus krajevima mikrotubula.[22]
Poznate su različite vrste proteinskih motora, kao što su dineini, koji se kreću prema minus kraju mikrotubule. Tako se teret transportira sa periferije ćelije prema centru, naprimjer iz vršne dugmadi jednog neuronskog aksona u tijelo ćelije (somu). Ovo je poznato kao retrogradni transport.
Cin8, član porodice kinezina-5, ima novu mogućnost prebacivanja smjera. Dokazano je da je usmjerenje na minus kraj (za razliku od ostatka poznatih kinezina) kada su vezani za jednu mikrotubulu, a plus-kraj podešen na umrežavanje antiparalelnih mikrotubula (pritiskom na minus završavaju udaljeni, a povlačenjem plusa - jedni prema drugima). Ovakvo dualno usmjerenje je uočeno u istim uvjetima u kojima slobodne molecule Cin8 kreću prema kraju minus, ali unakrsno povezani Cin8 kreću prema plus krajevima svake umrežene mikrotubule. Predlaže se da je ova jedinstvena sposobnost rezultat stvaranje spojnice sa drugim Cin8 motorima, što pomaže da ispunie ulogu dineina u pupajućem kvascu.[23]
Kinezin ostvaruje transport "hodajući" duž mikrotubule. Za objašnjenje ovog kretanja predložena su dva mehanizma.
Uprkos nekim preostalim kontroverzama, eksperimentalni dokazi ukazuju da je prvopomenuti mehanizam vjerovatniji.[24][25]
Vezanje i hidroliza ATP uzrokuju da kinezin putuje u vidu "mehanizma klackalice" oko tačke nosača.[26][27] Ovaj mehanizam počiva na zapažanju da je vezanje ATP na ne-nukleotidno, stanje vezanja mikrotubule dovodi do naginjanja domena kinezinskih motora u odnosu na mikrotubule. Prije ovog naginjanja , linker vrata nije u stanju da spoji svoju vezanu motornu glavu prema konformaciji naprijed. Naginjanje koje izaziva ATP, pruža mogućnost za vratni linker da uđe u ovu konformaciju. Ovaj model je baziran na Cryo-EM modeluima mikrotubulski vezanih struktura kinezina koji predstavljaju početak i kraj stanja procesa, ali ne može riješiti precizne detalje tranzicije između struktura.
Predloženi su brojni teorijski modele molekulskih motora kinezinskih proteina.[28][29][30] U teorijskim istraživanjima susreću se mnogi izazovi, s obzirom na preostale nesigurnosti o ulozi proteinskih struktura, preciznost način pretvaranja hemijske energije ATP u mehanički rad, kao I uloge kojeimaju termalne fluktuacije. Ovo je prilično aktivno područje istraživanja. Postoji posebna potreba za pristupima koji bolje nalaze vezu sa molekulskom arhitekturom proteina i podaima koji su dobijeni iz eksperimentalnih istraživanja.
U posljednjih nekoliko godina, utvrđeno je da molekulski motori koji počivaju na mikrotubulama (uključujući i broj kinezina) imaju značajnu ulogu u mitozi (tj. ćelijskoj diobi, uopće). Kinezini su važni za pravilnu dužinu diobenog vretena i da budu uključeni i u klizne mikrotubule osim vretena, tokom prometafaze i metafaze, kao i depolizirajuće minus krajeve mikrotubulnih centrosoma tokom anafaza.< ref name="Goshima">Goshima G, Vale RD (august 2005). "Cell cycle-dependent dynamics and regulation of mitotic kinesins in Drosophila S2 cells". Mol. Biol. Cell. 16 (8): 3896–907. doi:10.1091/mbc.E05-02-0118. PMC 1182325. PMID 15958489.CS1 održavanje: upotreba parametra authors (link)</ref> Posebno, porodica proteia kinezina-5 djeluje unutar odvjenih mikrotubula vretena, dok porodica kinezina 13 djeluje na depolimerizaciju mikrotubula.
Odavno je, međutim, poznato, da kinezini učestvuju u formiranju i regulaciji funkcije, kako niti, tako i poluniti diobenog vretena, odnosno kinetici hromosoma tokom ćelijskih dioba.[31][32][33][34]
Superfamilija ljudskih kinezina uključije sljedeće proteine, čija je je nomenklatura razvijena i standardizirana u zajednici istraživača kinezina. Razvrstali su u 14 porodica pod nazivima, od kinezin-1 do kinezin-14:
Laki lanci kinezina-1:
Asocirani proteini kinezina-2:
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
