L'actina ye una familia de proteínes globulares que formen los microfilamentos, unu de los trés componentes fundamentales del citoesqueleto de les célules de los organismos eucariotes (tamién denominaos eucariontes). Puede atopase como monómero en forma llibre, denominada actina G, o como parte de polímeros lliniales denominaos microfilamentos o actina F, que son esenciales pa funciones celulares tan importantes como la movilidá y la contraición de la célula mientres la división celular.
De la importancia capital de la actina da cuenta'l fechu de que nel conteníu proteico d'una célula supón siempres un eleváu porcentaxe y que'l so secuencia ta bien caltenida, esto ye, que camudó bien pocu a lo llargo de la evolución. Por dambes razones puede dicise que la so estructura foi optimizada. Sobre ésta puédense destacar dos traces peculiares: ye una enzima qu'hidroliza ATP, la "moneda universal de la enerxía" de los procesos biolóxicos, faciéndolo bien amodo. Pero coles mesmes precisa d'esa molécula pa caltener la so integridá estructural. Adquier la so forma eficaz nun procesu de plegamiento cuasi dedicáu. Amás ye la qu'establez más interaiciones con otres proteínes de cuantes conócense, lo que-y dexa desempeñar les más variaes funciones qu'algamen a cuasi tolos aspeutos de la vida celular. La miosina ye un exemplu de proteína que xune actina. Otru exemplu ye la vilina, que puede enxareyar la actina en fexes o bien cortar los filamentos d'actina, dependiendo de la concentración de catión calciu na so redolada.
Formando microfilamentos nun procesu dinámicu apurre un andamiaxe que dota a la célula d'una forma con posibilidá de remocicase rápido en respuesta a la so redolada o a señales del organismu, por casu, aumentando la superficie celular pa l'absorción o apurriendo soporte a l'adhesión de les célules pa formar texíos. Sobre esti andamiaxe pueden fondiase otres enzimes, orgánulos como'l cilio, dirixir la deformación de la membrana celular esterna que dexa la ingestión celular o la citocinesis. Tamién puede producir movimientu, bien por ella mesma o ayudada de motores moleculares. D'esa manera contribúi a procesos como'l tresporte intracelular de visícules y orgánulos y la contraición muscular, o la migración celular, importante nel desarrollu embrionariu, arreglu de firíes o invasividad del cáncer. L'orixe evolutivu d'esta proteína puede rastrexase nes célules procariotas, onde esisten equivalentes. D'últimes ye importante nel control de la espresión xénica.
Un bon númberu d'enfermedaes tienen como base alteraciones xenétiques en apanfilos de los xenes que gobiernen la producción de la actina o de les sos proteínes acomuñaes, siendo tamién esencial nel procesu d'infeición de dalgunos microorganismos patóxenos. Les mutaciones nos distintos xenes d'actina presentes n'humanos causen miopatíes, variaciones nel tamañu y la función cardiaca y sordera. Los componentes del citoesqueleto tamién tienen rellación cola patoxenicidá de bacteries intracelulares y virus, especialmente en procesos rellacionaos col fuximientu de la respuesta del sistema inmune.
Historia miniaturadeimagen|El premiu Nobel Szent-Györgyi, codescubridor con Brúnó Straub de la actina. L'actina foi reparada esperimentalmente per primer vegada en 1887 por W.D. Halliburton, quien estraxo una proteína muscular que coagulaba preparaciones de miosina, denominándolo "formientu de la miosina". Sicasí, Halliburton foi incapaz d'efeutuar la carauterización de les sos observaciones, y por ello'l descubrimientu atribuyir a Brúnó F. Straub, entós un mozu bioquímicu que trabayaba nel llaboratoriu d'Albert Szent-Györgyi nel Institutu de química médica de la Universidá de Szeged, n'Hungría.
miniaturadeimagen|270px|Actina F; representación de la superficie d'una repetición de 13 subunidades basada nel modelu de Ken Holmes del filamentu d'actina. En 1942, Straub desenvolvió una nueva téunica pa la estraición de proteínes musculares que-y dexaba aisllar cantidaes sustanciales d'actina relativamente pura. Esti métodu ye'l mesmu qu'esencialmente s'utiliza nos llaboratorios anguaño. Szent-Györgyi describiera primero una forma más mafosa de miosina, producida por estraiciones lentes en músculu, como "miosina activada" y yá que la proteína de Straub producía l'efeutu activador, denominar actina. La mafa menguaba si añadíase ATP al amiestu de dambes proteínes, conocida como actomiosina. El trabayu de dambos nun pudo ser publicáu nos países occidentales debíu al ambiente bélico de la Segunda Guerra Mundial, saliendo a la lluz en 1945 cuando foi publicáu como suplementu de Acta Physiologica Scandinavica.Szent-Gyorgyi, A. (1945) Studies on muscle. Acta Physiol Scandinav 9 (suplementu. 25) Straub siguió trabayando na actina hasta 1950, publicando que podía xunise al ATP y que, mientres la polimerización de la proteína pa formar microfilamentos, s'hidrolizaba a ADP + Pi, que permanecía xuníu al filamentu. Straub suxirió qu'esta reaición desempeñaba un papel na contraición muscular, pero esto namái ye ciertu nel casu del músculu llisu y nun foi verificáu esperimentalmente hasta 2001.
La secuencia d'aminoácidos foi completada por Elzinga y collaboradores en 1973, y la estructura cristalográfica de la actina G foi determinada en 1990 por Kabsch y collaboradores, anque se trataba d'un cocristal nel que formaba un complexu cola desoxirribonucleasa I, siendo propuestu un modelu'l mesmu añu pa la actina F por Holmes y los sos collaboradores. Esti procedimientu de cocristalización con distintes proteínes foi emplegáu repetidamente mientres los siguientes años, hasta qu'en 2001 llogróse cristalizar la proteína aisllada xunto con ADP. Foi posible gracies al emplegu d'un conxugáu de rodamina que torgaba la polimerización bloquiando l'aminoácidu cys-374. Esi mesmu añu produció'l fallecimientu de Christine Oriol-Audit, la investigadora qu'en 1977 consiguió cristalizar per primer vegada la actina n'ausencia de ABP's. Los cristales resultaron demasiao pequeños pa la teunoloxía de la dómina.
Anque anguaño nun esiste un modelu d'alta resolución de la forma filamentosa, l'equipu de Sawaya realizó en 2008 un aproximamientu más exactu basándose en múltiples cristales de dímeros d'actina que contauten en distintos llugares. Esti modelu foi refináu pol mesmu autor y por Lorenz. Otros enfoques, como l'usu de criomicroscopía electrónica o radiación sincrotrón dexaron apocayá aumentar el nivel de resolución y entender con mayor fondura la naturaleza de les interaiciones y los cambeos conformacionales implicaos na formación del filamentu d'actina.
Estructura
L'actina ye una de les proteínes más abondoses ente los eucariotes y atópase presente en tou la citoplasma. Ello ye que nes fibres musculares representa'l 20% en pesu de proteína celular total y, n'otres célules animales, bazcuya ente'l 1 y el 5%. Sicasí, nun esiste un únicu tipu d'actina, sinón que los sos xenes codificantes atópense definíos por una familia multigénica (familia que, en plantes, alluga más de 60 elementos, ente xenes y pseudogenes y, n'humanos, más de 30). Esto significa que la información xenética de cada individuu tien instrucciones pa xenerar variantes de la actina (denominaes isoformes) que van tener funciones llixeramente distintes. D'esta miente, los organismos eucariotes espresen distintos xenes que dan llugar a: la actina α, que s'atopa n'estructures contráctiles; la actina β, nel cantu n'espansión de les célules qu'empleguen la proyeición d'estructures celulares como métodu de movilidá; y la actina γ, nos filamentos de les fibres de estrés. Amás de les semeyances esistentes ente les isoformas d'un organismu, tamién esiste una caltenimientu evolutivu tocantes a estructura y función ente organismos d'inclusive dominios distintos al eucariota: en bacteries conozse l'homólogu MreB, una proteína que ye capaz de polimerizar en microfilamentos; y n'arquies esiste un representante (Ta0583) entá más similar a les actines d'eucariotes.Futoshi Hara, Kan Yamashiro, Naoki Nemoto, Yoshinori Ohta, Shin-ichi Yokobori, Takuo Yasunaga, Shin-ichi Hisanaga, and Akihiko Yamagishi. (2007): An Actin Homolog of the Archaeon Thermoplasma acidophilum That Retains the Ancient Characteristics of Eukaryotic Actin. Journal of Bacteriology, p. 2039-2045, Vol. 189, No. 5 doi:10.1128/JB.01454-06
L'actina presentar na célula en dos formes: como monómeros globulares denominaos actina G y como polímeros filamentosos denominaos actina F (esto ye, filamentos compuestos d'ensame de monómeros d'actina G). L'actina F puede denominase tamién filamentu. A cada hebra d'actina xúnese una molécula d'adenosín trifosfato (ATP) o d'adenosín difosfato (ADP) de la mesma acomuñada a un catión Mg2+. De les distintes combinaciones posibles ente les formes d'actina y el nucleótido trifosfato, na célula predominen la actina G-ATP y la actina F-ADP.
Actina G
Tocantes a la so estructura molecular, la actina G tien una apariencia globular al microscopiu electrónicu de barríu; sicasí, por aciu cristalografía de rayos X puede apreciase que ta compuesta de dos lóbulos separaos por una hendidura; la estructura conforma'l plega ATPasa, un centru de catálisis enzimática capaz de xunir el ATP y Mg2+ y hidrolizar el primeru a ADP más fosfatu. Esta plega ye un motivu estructural calteníu que tamién ta presente n'otres proteínes que interaccionan con nucleótidos trifosfato como la hexoquinasa (una enzima del metabolismu enerxéticu) o les proteínes Hsp70 (una familia de proteínes que contribúin a qu'otres proteínes tengan estructures funcionales). L'actina G namái ye funcional cuando tien o bien ADP o bien ATP na so hendidura; sicasí, na célula predomina l'estáu xuníu a ATP cuando la actina atópase llibre.
miniaturadeimagen|300px|Modelu molecular de cintes d'actina de músculu esqueléticu de coneyu según Graceffa y Domínguez, 2003. Destáquense los cuatro subdominios, según los estremos N y C terminal y el llugar d'unión a ATP. La molécula ta empobinada según la convención que s'adopta de normal, quedando na parte cimera l'estremu - (punta de flecha) y na inferior l'estremu + (barbáu).
L'actina cristalizada por Kabsch, que ye la más utilizada como modelu n'estudios estructurales, yá que foi la primera en ser purificada, procede del músculu esqueléticu de coneyu. Tien unes dimensiones averaes de 67 x 40 x 37 Å, un masa molecular de 41785 Da y un puntu isoeléctrico envaloráu en 4,8. El so carga neta a pH= 7 ye de -7.
Estructura primaria
La secuencia d'aminoácidos completa d'esti tipu d'actina foi determinada por Elzinga y collaboradores en 1973, y afinada en trabayos posteriores pol mesmu autor. Contién 374 residuos d'aminoácidos. El so estremu N-terminal ye bien ácidu. Empieza con un aspartato acetiláu nel so grupu amino, ente que'l so C-terminal ye básicu, formáu por una fenilalanina precedida por una cisteína de cierta importancia funcional. Dambos estremos asitiar nuna posición bien próxima dientro del subdominiu I. Tocantes a aminoácidos anómalos, cabo destacar una Nτ-metilhistidina en posición 73.
Estructura terciaria-dominios
Ta formada por dos dominios conocíos como grande y pequeñu, dixebraos por una hendidura en que'l so centru asitiar el llugar d'unión al ATP-ADP+Pi. Per debaxo d'ésti esiste una escotadura de menor fondura llamada "riegu". Cuando s'atopen en forma nativa, a pesar del so nome, dambos tienen un tamañu equiparable.