А. Фултон - Цитоскелет. Архитектура и хореография клетки (1120983), страница 2
Текст из файла (страница 2)
«Заостренный» конец (к которому обращены наконечники стрел) растет медленнее и характеризуется более высокой критической концентрацией. Полимернзация сопровождается гидролизом АТР, однако гидролиз ие необходим для полимеризации, поскольку она так же хорошо идет и в присутствии негидролнзуемых аналогов АТР [5]. По мере удлинения филаменты могут фрагмен- 2 Химия белков ~т' ь Мпнемери п Атр )~ (' Фппамене "Операннмй"кп ец Зпамреннмй кпнац Сеь ковка к аиьмменемрм Рис. 2.1 тироваться в результате теплового движения; кроме того, они могут соединяться друг с другом конец в конец.
Таким образом, прн полимеризации актина может в принципе иметь место несколько разных процессов: образование затравок (нуклеация), добавление мономеров к концам филаментов (элонгация), диссоциация мономеров на концах, фрагментация фнламентов и их стыковка. К сожалению, когда в растворе актина идет полимеризация, большинство этих процессов протекает одновременно. Кроме того, каждый акт фрагментации филаментов приводит к образованию новых свободных концов, которые ведут себя как затравки, Поэтому для детального аналяза какого-либо одного процесса необходимо тем нли иным способом воздействовать на ход полимеризации, чтобы дискриминировать различные ее аспекты. Выбор метода для оценки полимеризацин также влияет на то, какая из ее сторон будет доступна изучению.
Например, вязкость зависит от длины фнламентов, но не от скорости обмена их субъединиц на концах. Тушение флуоресценции нечувствительно к длине филаментов и потому может быть мерой доли актина, включившегося в состав филаментов, но оно зависит от того, 2. Химия белков 12 происходит или не происходит обмен субъединиц Я. При прямом измерении длины филаментов с помощью электронного микроскопа трудности создает их фрагментация (если не ограничиваться лишь короткими фила- ментами). Таким образом, для полного описания кинетических и равновесных характеристик полимеризации актина требуется обычно применение нескольких разных методов измерения.
2Л.2. А нтин-связывающие белки Есть пять основных мест„где может быть приложено действие актин-связывающих белков. Они могут связываться с мономером актина; с «заостренным», или медленно растущим, концом филамента; с «оперенным», или быстро растущим, концом; с боковой поверхностью филамента; и наконец, сразу с двумя филаментами, образуя поперечную сшивку между ними (рис. 2.1). В дополнение к пяти указанным типам взаимодействия актинсвязывающие белки могут быть чувствительны или нечувствительны к кальцию.
При таком разнообразии возможностей вряд ли покажется удивительным, что было обнаружено множество актин-связывающих белков н что некоторые из них способны к нескольким типам взаимодействия. Белки, связывающиеся с мономерами, подавляют формирование затравок, ослабляя взаимодействие мономеров друг с другом. Эти белки могут уменьшать, но могут и не уменьшать скорость элонгации — это зависит от того, будет ли комплекс актина с актин-связывающим белком способен присоединяться к филамеитам.
Профилин и фрагмин — чувствительные к кальцию белки, взаимодействующие с актиновыми мономерами [6). Оба нуждаются в кальции для связывания с актином. Комплекс профилнна с мономером может надстраивать предсуществующие филаменты, а комплекс фрагмина с активом иет. Поэтому профилин в основном ингибирует нуклеацию, тогда как фрагмин подавляет и нуклеацию, и элЬнгацию. Из трех нечувствительных к кальцию взаимодействующих с актииом белков два — ДНКаза ! и белок, связывающийся с витамином 0 15], — фуикцио- 2. Химия белков пируют вне клетки. Физиологическое значение их способности связываться с актином неизвестно. В головном мозге есть, однако, белок, который, связываясь с моно- мерами, деполимеризует актиновые филаменты; его деаолимеризующее действие объясняется тем, что связывание мономеров приводит к снижению концентрации доступного для полнмеризации актина [5].
«Оперенный», или быстро растущий, конец актиновых филаментов может быть блокирован так называемыми кепирующими белками, а также цитохалазином В нли Р. Блокируя точку быстрой сборки филаментов, кепирующие белки способствуют нуклеации, но подавляют элоигацию и стыковку филамеитов конец в конец. Суммарный эффект состоит в появлении укороченных филамеитов, это обусловлено как увеличением количества затравок, конкурирующих за свободные мономеры, так и отсутствием стыковки. Известно по меньшей мере четыре белка, действующих подобным образом в присутствии кальция: гельзолин, виллин, фрагмнн, а также белок с мол. массой 90 кДа из тромбоцитов ~5$ Все они способны сокращать обусловленную нуклеацией лаг-фазу при полимеризации очищенных мономеров и укорачивать уже образовавшиеся филаменты. Существуют также и нечувствительные к кальцию кепирующие белки.
Так, белки с мол. массой 31 и 28 кДа из акантамебы и белок с мол. массой 65 кДа из тромбоцитов ~61 оказывают свое действие независимо от присутствия или отсутствия кальция. Еще одна точка, в которой возможно взаимодействие белков с филаментами, — это «заостренный», или медлепио растущий, конец. Связывание белка в ией может инициировать нуклеацию и мешать стыковке филаментов. Оно влияет и на скорость элонгации, причем это влияние зависит от концентрации актина.
При значениях последней в интервале между критическими концентрациями для медленно растущего и быстро растущего концов связывание белка с медленным концом будет увеличивать скорость элонгации за счет предотвращения потери мономеров на нем. Если, однако, концентрация актнна превосходит ббльшую из критических, связывание белка с медленным концом приведет к снижению !4 2. Химия белков суммарной скорости элонгации вследствие блокирования одной из точек присоединения мономеров.
Общим итогом указанных трех эффектов (стимуляции нуклеации, подавления стыковки и подавления элонгации) будет увеличение числа и уменьшение длины филаментов. Эти эффекты сходны с теми, которые вызывают белки, связывающиеся с «оперениым» концом. Вот почему для того, чтобы определить, к какому из двух классов относится данный белок, т. е.
на какой конец филаментов он действует, нужно провести либо опыты по конкуренции этого белка с такими, которые связываются заведомо с быстрым концом, либо опыты с полимеризацией на предсуществующих затравках [5, 6). В настоящее время лишь про один белок определенно известно, что он связывается с «заостренным», илн медленно растущим, концом актиновых филаментов, а именно про акументин, содержащийся в больших количествах в макрофагах [7], Возможно, что это справедливо и для бревина [6] — сывороточного белка, который вызывает быстрое снижение вязкости растворов Р-актина, укорачивая филаменты без увеличения концентрации свободных мономеров. Ни бревин, ни акументнн нечувствительны к концентрации кальция.
Четвертый тип связывания с актиновыми филаментами — это связывание с их боковой поверхностью без последующего сшивания их друг с другом. Присоединение белков к поверхности может как стабилизировать, так и дестабилизировать филаменты. Тропомиозин связывается нечувствительным к кальцию образом и стабилизирует Г-актин [5], тогда как северин и виллин, связываясь с актиновыми филаментами, «разрезают» их в присутствии кальция [5, 8]. Но, пожалуй, наиболее эффектными из актин-связывающих белков являются те, которые могут сшивать актиновые филаменты между собой и вызывать тем самым образование геля. Связываясь с г-активом, эти белки индуцнруют обычно также и нуклеацию.
По меньшей мере четыре сшивающих фибриллярный актин белка способны индуцировать гелеобразование в отсутствие кальция. Это а-актинии из тромбоцитов [5], виллин [6], фимбрин [9) и актиногелин из макрофагов [6]. Все они Х Химия белков превращают раствор Е-актина в жесткий гель, способмый препятствовать движению металлического шарика; добавление кальция приводит к растворению такого геля, Все четыре перечисленных белка являются мономерными.
В случае виллина белковая молекула может быть разделена на отдельные домены; сердцевину, которая чувствительна к кальцию и способна связываться с актиновыми филаментами и кепировать их, и головку, которая нужна для сшивания филаментов в отсутствие кальция. Существуют также многочисленные нечувствительные к кальцию сшивающие белки. Два из них, филамин и актин-связывающий белок из макрофагов )6), являются гомодимерами, они состоят из длинных, гибких белковых субъединиц. Мышечный а-актинии — еще один нечувствительный к кальцию сшивающий белок )б). Образовывать сшивки без помощи дополнительных белков способны также винкулин и белок высокой молекулярной массы из клеток линии ВНК.
В то же время фасцин из морских ежей сам по себе может обеспечить формирование лишь узких, похожих на иглы пучков актиновых филаментов, а для того, чтобы вызвать гелеобразование, ему нужно содействие белка с мол. массой 220 кДа )0). Семейство спектрнна — одно из самых интересных в группе тех сшивающих белков, на которые кальций непосредственно не действует. Собственно спектрин — зто тетрамер (ар)м обнаруженный первоначально в мембранном скелете эритроцитов.
ар-Димеры связываются друг с другом «хвост к хвосту», а головки молекул остаются свободными и могут взаимодействовать с олигомерами актина, а-Субъединица каждого димера может, кроме того, взаимодействовать с кальмодулином— кальций-связывающим белком, участвующим во многих регулируемых кальцием процессах.
До сих пор неизвестно, какое действие оказывает связывание кальмодулина яа активность спектрина. Спектрнноподобные молекулы найдены к настоящему времени в клетках многих типов [1О, 11, 12), так что правильнее будет говорить о семействе спектрина. а-Субъединица спектрнна из зритроцитов имеет мол. массу 240 кДа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
