Міозин

Міози́ни — це суперродина моторних білків еукаріот, що взаємодіють із мікрофіламентами, забезпечуючи різні форми руху клітини. Найбільш відомий міозин II, поширений у м'язовій тканині, де він разом із актином утворює актоміозин — основну складову частину скоротливих ниток м'язових волокон.

Міозин II складається із шести поліпептидних ланцюгів: двох однакових важких (довжиною приблизно 2000 амінокислотних залишків) і чотирьох легких двох різних типів. Важкі ланцюги на N-кінці містять глобулярні моторні домени або «голівки», які безпосередньо задіяні у генерації сили. До цих доменів приєднуються легкі ланцюги. Інша частина важких ланцюгів представлена довгими витягнутими спіралями, що беруть участь у димеризації, утворюючи біспіраль (). Завдяки взаємодії таких хвостів кількох сотень молекул міозину утворюються «товсті філаменти». Вони є біполярними, тобто голівки на двох кінцях філаменту напрямлені у різні сторони. Молекули міозину розташовані в товстому філаменті таким чином, що голівки регулярно розподіляються по всій її довжині, крім невеличкої ділянки посередині, де їх немає («гола» зона). У тих місцях, де нитки актину і міозину перекриваються, міозинові голівки можуть прикріплюватися до сусідніх актинових ниток, і в результаті цієї взаємодії відбувається скорочення м'яза. Енергія для виконання такої роботи вивільняється при гідролізі АТФ; усі міозинові голівки мають АТФазну активність, прикріплення міозинових голівок залежить від концентрації іонів Са2+ у саркоплазмі. Міозинова АТФаза активується при взаємодії актину з міозином. Іони Mg2+ можуть інгібувати цей процес.

Спершу вважалось, що міозин наявний лише у м'язах, проте у 1970-х було виявлено, що схожі молекули зустрічаються в інших типах клітин, в тому числі і в одноклітинних організмів. Приблизно в той же час у прісноводної амеби Acanthamoeba castelanii був знайдений білок, що мав моторний домен дуже схожий до такого у міозину м'язів, який проте працював як мономер і мав зовсім інший хвостовий домен. Цей тип міозину назвали міозином I (одноголовий), а міозин м'язів перейменували у міозин II (двоголовий). З того часу ця суперродина білків завдяки аналізу геномів багатьох еукаріот поповнилась новими членами і налічує більше 37 окремих родин. Всі міозини об'єднані схожими N-кінцевими глобулярними головами, частина із них «одноголові», інші — двоголові, тому номенклатура стала відображати не кількість голів, а час відкриття. Відмінності між родинами міознинів криються переважно у хвостових ділянках, що еволюціонували для взаємодії із різними типами вантажів. Всі міозини окрім шостого рухаються до плюс кінця актинових філаментів.

Більшість із міозинів наявні в усіх еукаріот, і поширення тільки невеликої частини обмежене вужчими групами, наприклад, міозини XVIII і XI — зустрічаються лише у рослин, а IX — у хребетних тварин. У геномі людини наявні 40 генів міозинів, дев'ять із яких експресуються головним чином (або тільки) у волоскових клітинах внутрішнього вуха, де вони беруть участь в організації стереоцілій. Мутації у генах принаймні трьох із цих міозинів можуть призвести до глухоти.

Суперсімейство міозинів в організмі людини Міозини представляють собою молекулярні мотори, які переміщуються вздовж актинових волокон завдяки енергії гідролізу аденозинтрифосфату (АТФ). Кожен представник цієї родини має аналогічну будову, зокрема N-кінцевий домен (виконує функцію двигуна), «важіль», і C-кінець. «Двигун» з'єднується з актином і здійснює гідроліз АТФ. В свою чергу, «важіль» являє собою α-спіраль, яка простягається від двигуна, і містить від одного до шести амінокислот його альфа-спіральну конформацію. Варто зазначити, що ця взаємодія не вимагає Ca2+.

Проте, важіль міозину-6 містить додатковий кальмодулин-зв'язуючий домен (KVQWCSLSVIKLKNKIKYR), який розташований на N-кінц, і який вимагає наявності іонів кальцію у цитозолі.

У геномі людини існує близько 39 різних генів міозинів, які організовані в 12 різних класів. Ці класи утворені на основі подібності нуклеотидних послідовностей різних генів міозину.

Більшість клітин експресують щонайменше 20 різних типів міозину, які включають представників принаймні, шести різних класів надсемейства міозинів, в тому числі декілька ізоформ міозину 1, нем'язові ізоформи міозину 2 (нм2) і міозинів 5, 6, 9 і 10.

Міозинам приписують багато функцій, зокрема міграція клітин, адгезія і внутрішньоклітинна моторика.

Характеристики окремих представників міозинів наведені у таблиці: Ізоформа міозинуМолекулярна маса (кДа)Функція в клітиніМіозин 1А118Важливе значення відіграє для мембранного цитоскелета при адгезії. Є головним в мікроворсинках епітеліальних клітин.Міозин 1B132Ендоцитоз і рухи мембраниМіозин 1C121Димери цього білку полімеризують актин до ендоцитарних везикул (в організмі жаби), також приєднують актин до цитоскелету мембрани. При зміненій формі двигуна асоційований із глухотою.

Деякі варіанти були знайдені у ядрі у вигляді комплексів із РНК-полімеразою II.Міозин 1D116Функція не з'ясована.Міозин 1E127Сприяє компактизації актинових облонок на екзоцитарних/ендоцитарних везикулах.Міозин 1F125Переважає в імунних клітинах, модулює адгезію за допомогою корового актину. Порушення пов'язані із глухотою.Міозин 1G116Локалізований переважно у лейкоцитах.Міозин 1H119Зафіксований у внутрішньому вусі.Нем'язовий міозин 1А226Регулює клітинну адгезію. Велику роль відіграє у нирках, тромбоцитах, оптичній системі ока та внутрішньому вусі. Утворює пари у систему мікротрубочок.Нем'язовий міозин 2В229Забезпечує полярність клітин під час їх міграції, клітинну адгезію.Нем'язовий міозин 2С228Роль до кінця не встановлена. Існують припущення, що цей білок бере участь у клітинній адгезії.Міозин 3224Є специфічним для фоторецепторівМіозин 5a215Бере участь у процесах ендо- та екзоцитозу, везикулярному транспорті.Міозин 5b214Задіяний у відновленні рецептору трансферину. Є необхідним для мікроворсинок тонкої кишки.

Здатен вхаємодіяти із РНК-полімеразою І. Сприяє обміну GLUT4 в скелетних м'язах.Міозин 5c202Відновлення рецептору трансферину.Міозин 6150Бере участь у регулюванні транспорту в апарат Гольджі, ендоцитозі, сортування мікропухирців.Міозин 7a254Є необхідним для формування склероцій ворсинок внутрішнього вуха. Задіяний у транспорті пігментів до рогівки.Міозин 7b242Задіяний у мембранному транспорті. Знайдений у мікроворсинках кишечника та нирках.Міозин 9a293Є вадливим для утворення зв'язків між епідермальними клітинами (зокрема в селезінці).Міозин 9b244Взаємодіє із актином та забезпечує полярність клітин під час їх зв'язку із .Міозин 10237Бере участь у формуванні філоподій та адгезії їхніх накопечників.Міозин 15a395Високий рівень експресії зафіксований у гіпофізі. Також знайдений у нирках, печінці, підшлунковій залозі, легенях, плаценті та скелетних м'язах.Міозин 16211Висока експресія цього білку зафіксована в мозку (астроцити, церебральні нейрони).Міозин 18a233Знайдений в м'язових Z-смугах, необхідних для розвитку кардіоміоцитів. Утворює комплекс з Rac/Cdc42, забезпечуюючи зв'язування кінази DMPK, в епітеліальних клітинах. Також зв'язує і GOLPH3 в комплексі Гольджі, сприяючи брунькуванню мікропухирців. Може бути пов'язаний із процесами гемопоезу стромальних клітин в кістковому мозку. Не має консервативних послідовностей для зв'язування актину в домені двигуна, але містить актин-зв'язуючий сайт в «хвості» (АТФ незалежний).Міозин 19109Рух мітохондрій

Джерела

Міозин

Źródło i licencja