Actin

Actin er et strukturelt protein, der findes i alle eukaryote celler. Det deltager i strukturen af ​​cytoskelettet og musklerne.

Hvad er actin

Actin er et evolutionært meget gammelt proteinmolekyle. Som strukturelt protein er det indeholdt i cytoplasmaet i hver eukaryotisk celle og i sarkomeren af ​​alle muskelfibre.

Sammen med mikrotubuli og mellemfilamenter danner det cytoskelettet for hver celle i form af actinfilamenter. Det er fælles ansvarlig for dannelsen af ​​cellestrukturen og bevægelsen af ​​molekyler og celleorganeller i cellen. Det samme gælder samhørigheden af ​​cellerne via stramme forbindelser eller vedhæftede kryds. I muskelfibrene skaber actin sammen med proteinerne myosin, troponin og tropomyosin muskelsammentrækningerne.

Actin kan opdeles i de tre funktionelle enheder alpha-actin, beta-actin og gamma-actin. Alpha-actin er den strukturelle komponent i muskelfibre, mens beta og gamma-actin hovedsageligt findes i cytoplasmaet i celler. Actin er et meget konserveret protein, der forekommer i encellede eukaryote celler med meget små afvigelser i aminosyresekvensen. Hos mennesker består 10 procent af alle proteinmolekyler i muskelceller af actin. Alle andre celler indeholder stadig 1 til 5 procent af dette molekyle i cytoplasmaet.

Funktion, effekt og opgaver

Actin udfører vigtige funktioner i celler og muskelfibre. I cytoplasmaet i cellen, som en del af cytoskelettet, danner det et tæt, tredimensionelt netværk, der holder de cellulære strukturer sammen.

På visse punkter i netværket styrkes strukturerne til dannelse af membranudbulinger såsom mikrovilli, synapser eller pseudopodia. Adherens Junctions og Tight Junctions er tilgængelige for cellekontakterne. Generelt bidrager actin til stabiliteten og formen af ​​celler og væv. Foruden stabilitet sikrer actin også transportprocesserne inden i cellen. Det binder vigtige strukturelt beslægtede transmembranproteiner, så de forbliver i umiddelbar nærhed. Ved hjælp af myosiner (motoriske proteiner) udfører actinfibrene også transport over korte afstande.

For eksempel kan vesiklerne transporteres til membranen. Længere strækninger overtages af mikrotubulerne ved hjælp af motorproteinerne kinesin og dynein. Actin sikrer også cellemobilitet. Celler skal kunne migrere inden i kroppen ved mange lejligheder. Dette gælder især immunreaktioner eller sårheling samt generelle bevægelser eller ændringer i cellens form. Bevægelserne kan være baseret på to forskellige processer. På den ene side kan bevægelsen udløses ved en rettet polymerisationsreaktion og på den anden side via actin-myosin-interaktionen.

I actin-myosin-interaktionen er actinfibrene opbygget som fibrilbundter, der fungerer som at trække reb ved hjælp af myosin. Actinfilamenter kan forårsage celleudvækst i form af pseudopodia (filopodia og lamellipodia). Ud over dets forskellige funktioner i cellen er actin naturligvis ansvarlig for muskelkontraktion af både knoglemuskler og glatte muskler. Disse bevægelser er også baseret på actin-myosin-interaktionen. For at sikre dette er mange actinfilamenter bundet til andre proteiner på en meget ordnet måde.

Uddannelse, forekomst, egenskaber & optimale værdier

Som allerede nævnt findes actin i alle eukaryote organismer og celler. Det er en iboende del af cytoplasmaet og sikrer stabiliteten af ​​cellerne, forankring af strukturelt relaterede proteiner, kort afstandstransport af vesikler til cellemembranen og cellemobilitet. Uden aktin ville cellen ikke være i stand til at overleve. Der er seks forskellige aktinvarianter, der er opdelt i tre alfa-varianter, en beta-variant og to gamma-varianter.

Alpha-actinerne er involveret i udviklingen og sammentrækningen af ​​musklerne. Beta-actin og gamma-1-actin er af stor betydning for cytoskelettet i cytoplasmaet. Gamma-2-actin er på sin side ansvarlig for de glatte muskler og tarmmuskler. Under syntesen dannes oprindeligt monomer globulær actin, der også kaldes G-actin. De individuelle monomere proteinmolekyler polymeriserer på sin side til dannelse af en filamentær F-actin.

Under polymerisationsprocessen kombineres adskillige sfæriske monomerer til dannelse af en lang, trådlignende F-aktin. Både konstruktion og nedbrydning af kæderne er meget dynamiske. På denne måde kan aktinrammen hurtigt tilpasses de aktuelle krav. Derudover sikrer denne proces også cellebevægelser. Disse reaktioner kan hæmmes af såkaldte cytoskeletale hæmmere. Med disse stoffer inhiberes enten polymerisationer eller depolymerisationer. De er af medicinsk betydning som lægemidler i forbindelse med kemoterapi.

Sygdomme og lidelser

Da actin er en vigtig komponent i alle celler, fører mange strukturelle ændringer forårsaget af mutationer til død af organismen. Mutationer i gener til alfaaktiner kan forårsage muskelsygdomme. Dette gælder især for alpha-1-actin.

På grund af det faktum, at alpha-2-actin er ansvarlig for aortamusklerne, kan der forekomme en familiær thorax aortaaneurisme, hvis ACTA2-genet er muteret. ACTA2-genet koder for alpha-2-actin. En mutation i ACTC1-genet til hjerte-alfa-actin forårsager udvidet kardiomyopati. Endvidere kan en mutation af ACTB som et gen for cytoplasmatisk beta-actin forårsage storcelle og diffus B-celle-lymfom. Nogle autoimmune sygdomme kan have forhøjede niveauer af actinantistoffer.

Dette gælder især for autoimmun leverbetændelse. Det er et kronisk forløb af hepatitis, som fører til levercirrose på lang sigt. Her findes et antistof mod glat muskelaktin. Med hensyn til differentiel diagnose er autoimmun hepatitis ikke så let at skelne fra kronisk viral hepatitis. Fordi ved kronisk viral hepatitis, kan antistoffer mod actin også stimuleres i mindre grad.