Diversi processi biologici relativi alla forma e al movimento delle cellule dipendono dai filamenti di actina (rivisti in ). Alcune funzioni chiave sono:
- Per formare il citoscheletro dinamico, che dà supporto strutturale alle cellule e collega l’interno della cellula con i suoi dintorni. Le forze che agiscono sul citoscheletro di actina sono tradotte e trasmesse da vie di segnalazione per trasmettere informazioni sull’ambiente esterno.
- Per permettere la motilità cellulare. Per esempio, attraverso la formazione e la funzione di Filopodia o Lamellipodia.
- Durante la mitosi, gli organelli intracellulari sono trasportati da proteine motrici alle cellule figlie lungo cavi di actina
- Nelle cellule muscolari, i filamenti di actina sono allineati e le proteine della miosina generano forze sui filamenti per sostenere la contrazione muscolare. Questi complessi sono conosciuti come “filamenti sottili”.
- Nelle cellule non muscolari, i filamenti di actina formano un sistema di binari per il trasporto del carico che è alimentato da miosine non convenzionali come la miosina V e VI. Le miosine non convenzionali usano l’energia dell’idrolisi dell’ATP per trasportare il carico (come vescicole e organelli) a velocità molto maggiori della diffusione.
Filamento sottile
TM si lega al lato delle subunità di actina adiacenti lungo il solco dell’elica per stabilizzare e irrigidire il filamento di actina. TM impedisce anche ad altre proteine di accedere al filamento; questa inibizione è essenziale per regolare la contrazione muscolare. TN controlla il posizionamento di TM lungo la scanalatura del filamento di actina.
In certi casi, i filamenti di actina sono assemblati con, e stabilizzati da, proteine accessorie in strutture contrattili di ordine superiore come le fibre di stress (cellule non muscolari) o fasci contrattili (cellule muscolari). L’associazione dinamica della tropomiosina e della troponina con i filamenti di actina stabilizza il filamento di actina (chiamato collettivamente “filamento sottile”) per essere funzionale in vari contesti.
Una singola tropomiosina si lega al lato delle subunità di actina adiacenti e si estende su circa sette monomeri di actina. Il legame end-to-end delle tropomiosine produce un filo continuo di polimeri di tropomiosina lungo il solco dell’elica di actina che permette il loro movimento cooperativo. Le isoforme della tropomiosina stabilizzano i filamenti di actina e occupano gli stessi siti di legame sull’actina che sono utilizzati dai noti regolatori dei filamenti di actina (ad esempio ADF/cofilina) (rivisto in ).
Focus sul macchinario contrattile
Troponina, un complesso di tre peptidi, si pensa che intrappoli la tropomiosina in modo calcio-dipendente in una posizione che inibisce l’accesso dei fasci di miosina ai filamenti di actina; il legame del calcio alla troponina permette una ristrutturazione conformazionale della tropomiosina che lascia esposti i siti di legame della miosina sui filamenti sottili. Il successivo legame dei filamenti spessi di miosina aumenta il movimento della tropomiosina lontano dal filamento di actina e la piena esposizione dei siti di legame della miosina. Tuttavia, il controllo del legame della tropomiosina ai filamenti spessi di miosina può essere indipendente dalla presenza di troponina; le cellule muscolari lisce e molte cellule non muscolari mancano di troponina.
Quindi TM regola sia l’associazione dei fasci di miosina con i filamenti di actina che la loro cinetica ATPasi (rivista in ). È probabile che le isoforme TM di diversi tessuti o tipi di cellule possano avere effetti specifici sull’attività dell’actomiosina ATPasi e sulle funzioni citoscheletriche
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