Kinesin representerer et kompleks av visse motorer proteiner i eukaryote celler. Sammen med annen motor proteiner slik som dynein eller myosin og andre strukturelle proteiner, er det involvert i samlingen av cytoskelettet. Den tjener til å transportere makromolekyler, vesikler og celleorganeller fra cytoplasma eller kjerne mot cellemembraner.
Hva er kinesin?
Kinesins er en gruppe motorer proteiner med lignende egenskaper og funksjoner. De består av to tunge og to lette proteinkjeder. På de tunge proteinkjedene er det hode region, den halsog halepartiet av molekylet. De lette proteinkjedene festes til halepartiet. Kinesin tjener til å transportere celleorganeller, vesikler og biomolekyler langs mikrotubuli. Mikrotubuli representerer et system av skinner laget av proteinet tubulin, som alltid vokser fra kjernen mot cellemembran. Den voksende mikrotubulienden kalles plussenden. Dermed transporterer kinesin biokjemikalier og celleorganeller bare i retning av plussenden (anterogradtransport). Transport i retning av minusenden (retrograd transport) blir ledet av et kompleks av andre motoriske proteiner, dynein. Kinesin eksisterer som en dimer. Innen proteinets kvaternære struktur danner de to tunge og to lette kjedene et proteinkompleks, som ikke har noen kovalent binding mellom de enkelte proteinkjeder. Dermed har kinesin to motordomener (hode domener) som er ansvarlige for bevegelse langs mikrotubuli.
Funksjon, handling og roller
Hovedfunksjonen til kinesin er å transportere cellekomponenter og molekyler fra innsiden av cellen mot cellemembraner. Dette inkluderer å fjerne degraderte mobilkomponenter fra cellen, bringe enzymer for sekresjon, utskillelse hormoner, bringe membranproteiner fra syntesestedet til membranen, og mer. Signalstoffer for kommunikasjon mellom celler transporteres også til det ekstracellulære området. I nevroner transporteres for eksempel nevrotransmittere i vesikler fra cellekjernen til aksonene og synapser. Derfra brukes nevrotransmittere til å overføre signaler til andre nerveceller. Vesiklene, celleorganellene eller biomolekylene binder seg til kinesinene via forbindelsesproteiner. Ved hjelp av de to motordomenene (hodene) løper kinesinkomplekset langs mikrotubuli. I prosessen, bindingen av en hode frigjøres gjentatte ganger ved energioverføring gjennom spaltning av ATP til ADP, mens bindingen til det andre kinesinhodet opprinnelig beholdes. Imidlertid binder det løsrevne hodeområdet umiddelbart igjen til et annet bindingssted i mikrotubuli i retning av plussenden, mens det andre hodedomenet samtidig løsner under spaltning av ATP. Spaltingen av ATP til ADP ved bindingsstedet til kinesin på mikrorørene resulterer i konformasjonsendring av hele kinesin-komplekset, som utløser dets bevegelse. Denne prosessen gjentas til kinesinkomplekset når cellemembran. På destinasjonen, celleorganeller eller molekyler som skal transporteres, blir spaltet fra kinesinkomplekset.
Dannelse, forekomst, egenskaper og optimale verdier
Kinesin finnes i alle eukaryote celler. Blant dem er det en rekke kinesinproteiner. Imidlertid har dette proteinkomplekset forandret seg lite i fylogenien til eukaryote organismer i det funksjonelt viktige hodeområdet. Dens funksjon er nøyaktig den samme i encellede eukaryoter som amøber som den er i flercellede organismer fra dyre- og planteriket. Kinesin transporterer celleorganeller og molekyler mot cellemembran. Samspillet mellom kinesin og mikrotubuli representerer også et universelt fenomen. Mindre genetiske endringer forekommer i halen av proteinkomplekset. Denne regionen reagerer på de skiftende komponentene som må transporteres og tidligere er naturlig bundet til kinesin. Kinesiner er ikke relatert til dyneiner, som organiserer transporten av molekyler og molekylære komplekser fra cellemembranen mot kjernen. Imidlertid er de relatert til myosin, som ved hjelp av aktin er ansvarlig for muskelbevegelse og, innenfor cellen, for små transportveier for celleorganeller på grunn av lignende bevegelsesmønstre.
Sykdommer og lidelser
I forbindelse med mutasjoner i kinesinkomplekset kan det oppstå forstyrrelser i intracellulær transport. Innenfor disse lidelsene er det et kompleks av nevrologiske lidelser kjent som arvelige spastiske paraplegier (HSP). Det er over 50 forskjellige typer av denne lidelsen, som alle er genetiske. Mer spesifikt har spastisk spinal lammelse SPG 10 blitt studert. Ved denne sykdommen resulterer en mutasjon i mangelfull produksjon av et kinesinkompleks kalt KIF5A. Noen aktive stoffer og celleorganeller transporteres feil og når ikke lenger handlingsstedet. Dette er spesielt aktive stoffer som er nødvendige i aksoner av nevroner. De tilsvarende nevronene degenererer og kan ikke lenger overføre bevegelsesimpulser riktig. Denne lidelsen har innvirkning på bein motorfunksjon. Dette resulterer i økende spastisk lammelse av bena. I det avanserte stadiet av sykdommen er den berørte pasienten avhengig av rullestol. Spastiske paraplegier er imidlertid en gruppe med flere lidelser med lignende symptomer. De er basert på forskjellige mutasjoner. Dermed 48 forskjellige gen loci av HSP er kjent. I tillegg til begrensningen av bein motorisk funksjon, kan andre nevrologiske symptomer også forekomme, avhengig av sykdommen. Det mistenkes at andre nevrodegenerative sykdommer også er forårsaket av transportlidelser i cellen. Imidlertid er det behov for videre forskning for å undersøke de eksakte forholdene. Så langt er det økende bevis for at spesielt nerveceller påvirkes når kinesinfunksjonen forstyrres. I hvilken grad andre kroppsceller påvirkes er ennå ikke tilstrekkelig kjent.
