MIOSINA: CARATTERISTICHE, STRUTTURA, TIPI E FUNZIONE - BIOLOGIA - 2025

La miosina è un motore molecolare, proteico, in grado di muovere i filamenti di actina nel citosol. L'energia che guida il movimento della miosina proviene dall'idrolisi dell'ATP. Per questo motivo, la miosina è spesso definita come un enzima meccanochimico.

Negli eucarioti, la miosina è una proteina molto abbondante. Esistono diverse classi di miosina, che sono codificate da una famiglia di geni. Nei lieviti si distinguono 5 classi, mentre nei mammiferi ne sono state descritte dozzine.

Fonte: David Richfield (Utente: Slashme) Quando si utilizza questa immagine in lavori esterni, può essere citata come segue: Richfield, David (2014). "Galleria medica di David Richfield". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.009. ISSN 2002-4436.

La miosina ha un'ampia varietà di funzioni. La miosina I, insieme all'actina, partecipa al movimento dei cheratociti.

La miosina II fornisce rigidità alla membrana plasmatica, partecipa alla citochinesi e alla contrazione muscolare. Entrambe le miosine I e II collaborano alla migrazione cellulare. Le miosine I e V effettuano il trasporto delle vescicole lungo i filamenti di actina.

Struttura

Nelle micrografie elettroniche, la struttura tipica delle isoforme della miosina ha tre domini: testa, collo e coda. Mediante idrolisi con chimotripsina, si ottengono un segmento costituito dalla testa e dal collo, chiamato meromiosina pesante (HMM), e un segmento della coda, chiamato meromiosina leggera (LMM).

Il dominio della testa è l'estremità N-terminale della catena pesante e il dominio della coda è l'estremità C-terminale della catena leggera.

Le classi di miosina possono essere differenziate dal numero di catene polipeptidiche che la compongono e dall'abbondanza e dalla classe delle catene leggere attaccate al collo.

La miosina I ha una catena polipeptidica, che forma una testa e la sua coda è priva di regioni alfa-elicoidali. Mentre le miosine I e V hanno due catene polipeptidiche, e quindi formano due teste e una coda, in cui le catene alfa-elicoidali si sono arrotolate per formare una struttura a bastoncino.

Le miosine I e V hanno siti di legame per la calmodulina, che regola e lega il Ca ⁺² , sulle catene leggere. La miosina I lega il Ca ⁺² alle catene leggere, ma lo fa in modo diverso dalla calmodulina.

caratteristiche

A livello meccanochimico, le miosine hanno tre caratteristiche, ovvero:

- La testa della miosina è il dominio motorio che avanza a passi discreti: l'unione della testa della miosina ad un filamento di actina, la sua inclinazione e la successiva separazione producono il movimento della miosina. Questo processo è ciclico e dipende dall'ATP.

- Cambiamenti di conformazione: l'idrolisi di una molecola di ATP è accoppiata a ogni fase di una molecola di miosina, attraverso livelli di amplificazione e trasmissione. Ciò comporta grandi cambiamenti conformazionali nella miosina.

Il primo livello di amplificazione è prodotto dalla perdita del gruppo gamma-fosfato di ATP, che consente una riorganizzazione degli elementi strutturali nel sito di legame dell'ATP. Questo riarrangiamento è coordinato con i cambiamenti strutturali nel sito di legame dell'actina.

Il secondo livello di amplificazione prevede la comunicazione del cambiamento conformazionale nel sito attivo ai componenti strutturali del terminale carbossilico.

- Direzionalità: è stato riscontrato che le miosine hanno una polarità, o direzionalità inversa, verso l'estremità (+) del filamento di actina. Questa conclusione viene da esperimenti di slittamento del filamento di actina, utilizzando microscopio ottico a fluorescenza.

Caratteristiche

La miosina, insieme all'actina, partecipa, tra le altre funzioni, alla contrazione muscolare, all'adesione cellulare, alla citochinesi, all'irrigidimento delle membrane corticali e allo spostamento di alcune vescicole.

I difetti della miosina possono produrre condizioni patologiche. Ad esempio, i difetti nelle miosine I e V sono correlati, rispettivamente, alle miopatie della miosina e ai disturbi della pigmentazione (sindrome di Griscelli). Considerando che i disturbi nelle isoforme della miosina VI causano la perdita dell'udito.

Contrazione muscolare

L'unità funzionale e strutturale del muscolo scheletrico è il sarcomero. Durante la contrazione muscolare, la lunghezza del sarcomero raggiunge il 30% della sua lunghezza originale.

I sarcomeri sono costituiti da spessi filamenti di miosina e sottili filamenti di actina organizzati in modo complesso. In generale, le teste di miosina si trovano alle estremità distali del filamento e le loro code verso il centro del sarcomero e l'organizzazione è bipolare.

Affinché si verifichi la contrazione muscolare, le teste di miosina, alle estremità opposte, devono spostarsi verso il disco Z o l'estremità (+) del filamento. Poiché l'organizzazione dei filamenti spessi è bipolare, avviene lo scorrimento dei filamenti sottili sui filamenti spessi, guidato dall'ATP.

La forza di spostamento si verifica perché centinaia di teste di miosina, di un filamento spesso, interagiscono con un filamento sottile.

citochinesi

Durante la mitosi, quando i microtubuli ai poli del fuso si separano, l'actina e la miosina II formano un anello contrattile all'equatore della cellula. Questo anello si contrae, diminuendo il suo diametro e dividendo la cellula in due parti.

Irrigidimento delle membrane corticali

Nelle cellule mutanti prive di miosina II, la membrana plasmatica si deforma facilmente quando viene applicata una forza esterna. Ciò accade perché la miosina II fornisce forza di aggregazione alle proteine ​​della membrana plasmatica.

Adesione cellulare

Nel tessuto epiteliale, i fasci contrattili di actina e miosina II si trovano in prossimità della membrana plasmatica e formano una cintura circolare che circonda la superficie cellulare interna. Questa cintura circolare determina la forma della cellula e mantiene il legame tra le cellule.

Il contatto tra le cellule avviene per unione della cintura circolare alle molecole di adesione cellulare, per mezzo di proteine ​​di unione.

Spostamento di alcune vescicole

L'evidenza sperimentale rivela che la miosina V esegue il trasporto di membrana dall'apparato di Golgi alla periferia della cellula. Alcune prove sono:

- Nelle cellule del tessuto nervoso, dall'immunofluorescenza degli astrociti è stato riscontrato che la miosina V si trova vicino al Golgi.

- Nel lievito, le mutazioni nel gene della miosina V interrompono la secrezione proteica e, di conseguenza, le proteine ​​si accumulano nel citosol.

- Le isoforme della miosina I sono responsabili del trasporto dei vacuoli verso la membrana cellulare. Utilizzando anticorpi specifici contro le isoforme della miosina I, è stato riscontrato che queste isoforme si trovano in diverse parti della cellula.

Ad esempio, quando un'ameba vivente viene etichettata con un anticorpo contro la miosina IC, il trasporto del vacuolo alla membrana viene interrotto. Per questo motivo, il vacuolo si espande e la cellula scoppia.

Malattie correlate alla miosina

Miosine e perdita dell'udito

Esistono numerosi geni e mutazioni che causano la perdita dell'udito. Questa malattia è spesso monogenetica.

Le mutazioni non convenzionali della miosina, con una o due teste di miosina, influenzano la funzione dell'orecchio interno. Alcune delle isoforme della miosina mutate sono la miosina IIIA, la miosina VIIA e la miosina XVA. Recentemente, sono state scoperte due mutazioni nella miosina VI.

Le mutazioni nella miosina VI sono c.897G> T e p.926Q. La prima mutazione colpisce una regione che interagisce con il sito attivo, chiamata Switch I. Gli omozigoti per la mutazione presentano precocemente il fenotipo, provocando gravi effetti.

La seconda mutazione colpisce una regione di residui carichi, in un'alfa elica nella coda della miosina VI. Questa regione è importante per la dimerizzazione motoria prossimale e influenza la funzione stereo-ciliare della miosina VI.

Un'altra mutazione è p.Asn207Ser, che produce un motore incapace di produrre forza. Questo perché Asn 207 è un residuo amminoacidico del sito attivo, la cui funzione è il legame e l'idrolisi dell'ATP.

La mutazione p.Arg657Trp provoca la perdita della funzione della miosina VI. Il residuo Arg è coinvolto nei cambiamenti conformazionali che accoppiano l'idrolisi al movimento della miosina.

Miosina X e cancro

La miosina X (Myo10) è una miosina non convenzionale espressa nel cervello, nell'endotelio e in molti epiteli. Myo10 e tre classi di proiezioni basate sull'actina (filopodi, invadopodi e proiezioni simili a filopodi) funzionano durante le metastasi del cancro.

Le cellule tumorali invasive hanno un gran numero di filopodi ed esprimono alti livelli di fascina. Questa proteina crea legami incrociati tra i filamenti di actina. Per sfuggire al tumore primitivo si formano gli invadopodi, ricchi di attività proteolitica, che digeriscono la matrice extracellulare circostante.

Una volta che le cellule raggiungono la matrice extracellulare, le proiezioni simili a filopodi aiutano a disperdersi e colonizzare. Livelli elevati di Myo10 indicano un'elevata aggressività e metastasi nel cancro al seno.

Il silenziamento di MyoX produce la perdita del carattere metastatico delle cellule, che non sono in grado di formare proiezioni basate sull'actina. Tutte queste proiezioni possiedono aderenze a base di integrina, che sono trasportate da Myo10 all'interno del filopodio.

MyoX è coinvolto nella formazione del centrosoma. L'assenza di MyoX favorisce la formazione di mandrini multipolari. MyoX è anche coinvolto nella segnalazione nelle cellule tumorali. Ad esempio, MyoX è attivato da 3,4,5, -inositolo trifosfato (PIP3).

Riferimenti

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