Actin er et strukturelt protein som finnes i alle eukaryote celler. Den deltar i samlingen av cytoskelettet og muskelen.
Hva er aktin?
Actin er et proteinmolekyl med en veldig gammel utviklingshistorie. Som et strukturelt protein er det til stede i cytoplasmaet til hver eukaryote celle og i sarkomeren til alle muskelfibre. Sammen med mikrorør og mellomfilamenter, danner det cytoskelettet til hver celle i form av aktinfilamenter. Det er felles ansvarlig for dannelsen av cellestrukturen og bevegelsen av molekyler og celleorganeller i cellen. Det samme gjelder kohesjonen av celler via tette kryss eller overholder kryss. I muskelfibre, aktin, sammen med proteiner myosin, troponin og tropomyosin, genererer muskler sammentrekninger. Actin kan deles inn i de tre funksjonelle enhetene alfa-aktin, beta-aktin og gamma-aktin. Alfa-aktin er den strukturelle komponenten i muskelfibre, mens beta- og gamma-aktin hovedsakelig finnes i cytoplasmaet i celler. Actin er et sterkt konservert protein, som forekommer med svært små variasjoner i aminosyresekvensen i encellede eukaryote celler. Hos mennesker, 10 prosent av alt protein molekyler i muskelceller består av aktin. Alle andre celler inneholder fortsatt 1 til 5 prosent av dette molekylet i cytoplasmaet.
Funksjon, handling og oppgaver
Actin utfører viktige funksjoner i celler og muskelfibre. I cytoplasmaet i cellen, som en komponent i cytoskelettet, danner det et tett, tredimensjonalt nettverk som holder mobilstrukturer sammen. På visse punkter i nettverket forsterker strukturene hverandre for å danne membranbuler som mikrovilli, synapser eller pseudopodia. Overholder kryss og tette kryss er tilgjengelig for cellekontakter. Samlet sett bidrar aktin dermed til stabiliteten og formen til celler og vev. I tillegg til stabilitet, gir aktin også transportprosesser i cellen. Det binder tett viktig strukturelt relatert transmembran proteiner slik at de forblir i romlig nærhet. Ved hjelp av myosiner (motor proteiner), tar aktinfibre også over transport over korte avstander. For eksempel kan vesikler transporteres til membranen. Lengre avstander dekkes av mikrotubuli ved hjelp av motorproteinene kinesin og dynein. Videre sikrer actin også cellemotilitet. Celler må kunne migrere i kroppen ved mange anledninger. Dette gjelder spesielt under immunreaksjoner eller sårheling, så vel som under generelle bevegelser eller endringer i formen på celler. Bevegelsene kan være basert på to forskjellige prosesser. For det første kan bevegelse utløses av en rettet polymerisasjonsreaksjon og for det andre via aktin-myosin-interaksjon. I aktin-myosin-interaksjon er aktinfibre strukturert som bunter av fibriller som fungerer som trekketau ved hjelp av myosin. Aktinfilamenter kan danne celleutvekster i form av pseudopodia (filopodia og lamellipodia). I tillegg til mange funksjoner i cellen, er actin selvfølgelig ansvarlig for muskelsammentrekning av både skjelettmuskulatur og glatt muskulatur. Disse bevegelsene er også basert på aktin-myosin-interaksjon. For å sikre dette er mange aktinfilamenter knyttet til andre proteiner på en veldig ryddig måte.
Dannelse, forekomst, egenskaper og optimale verdier
Som nevnt tidligere, finnes aktin i alle eukaryote organismer og celler. Det er en iboende komponent i cytoplasmaet og gir cellestabilitet, forankring av strukturelt relaterte proteiner, kortreist transport av vesikler til cellemembranog cellemotilitet. Uten aktin ville ikke celleoverlevelse være mulig. Det er seks forskjellige aktinvarianter, som er delt inn i tre alfa-varianter, en beta-variant og to gamma-varianter. Alfa-aktinene er involvert i dannelsen og sammentrekningen av muskler. Beta-aktin og gamma-1-aktin har stor betydning for cytoskelettet i cytoplasmaet. Gamma-2-aktin er i sin tur ansvarlig for glatt muskulatur og tarmmuskel. Under syntese dannes monomer globulært aktin først, som også er kjent som G-aktin. Det individuelle monomere proteinet molekyler i sin tur montere under polymerisering for å danne filamentøs F-aktin. Under polymeriseringsprosessen kombineres flere kuleformede monomerer for å danne et langt trådformet F-aktin. Både montering og demontering av kjedene er veldig dynamiske. Dette betyr at aktinstillaset raskt kan tilpasses dagens krav. I tillegg er cellebevegelser også sikret av denne prosessen. Disse reaksjonene kan inhiberes av såkalte cytoskjelthemmere. Disse stoffene brukes til å hemme enten polymerisasjoner eller depolymerisasjoner. De har medisinsk betydning som narkotika i sammenheng med kjemoterapi.
Sykdommer og lidelser
Fordi aktin er en viktig komponent i alle celler, er mange strukturelle endringer forårsaket av mutasjon føre til organismenes død. Mutasjoner i gener som koder for alfa-aktiner, kan forårsake muskelsykdommer. Dette gjelder spesielt for alfa-1-aktin. På grunn av det faktum at alfa-2-aktin er ansvarlig for aortamuskelen, en mutasjon i ACTA2 gen kan forårsake familiær thorax aortaaneurisme. ACTA2 gen koder for alfa-2-aktin. Mutasjon av ACTC1 gen for hjerte-alfa-aktin forårsaker utvidelse kardiomyopati. Videre kan mutasjon av ACTB som genet som koder for cytoplasmatisk beta-aktin forårsake store celler og diffus B-celle. lymfom. Noen autoimmune sykdommer kan ha forhøyede nivåer av aktin antistoffer. Spesielt gjelder dette for autoimmun leveren betennelse. Dette er en kronisk hepatitt som fører til leveren skrumplever på lang sikt. Her finnes et antistoff mot glatt muskelaktin. I form av differensial diagnoseimidlertid autoimmun hepatitt er ikke så lett å skille fra kronisk viral hepatitt. Dette er fordi antistoffer mot aktin kan også stimuleres i mindre grad i kronisk viral hepatitt.
