aktin

aktin är ett strukturellt protein som finns i alla eukaryota celler. Det deltar i cytoskelettens struktur och muskler.

Vad är aktin

Actin är en evolutionärt mycket gammal proteinmolekyl. Som ett strukturellt protein finns det i cytoplasma i varje eukaryot cell och i sarkomeren i alla muskelfibrer.

Tillsammans med mikrotubuli och mellanliggande filament bildar det cytoskeletten för varje cell i form av aktinfilament. Det är gemensamt ansvarigt för bildandet av cellstrukturen och förflyttningen av molekyler och cellorganeller i cellen. Detsamma gäller för sammanhållningen av cellerna via trånga korsningar eller vidhäftande korsningar. I muskelfibrerna skapar aktin, tillsammans med proteinerna myosin, troponin och tropomyosin, muskelsammandragningarna.

Actin kan delas in i de tre funktionella enheterna alfa-aktin, beta-aktin och gamma-aktin. Alfa-aktin är den strukturella komponenten i muskelfibrer, medan beta och gamma-aktin huvudsakligen finns i cellens cytoplasma. Actin är ett mycket konserverat protein som förekommer i encelliga eukaryota celler med mycket små avvikelser i aminosyrasekvensen. Hos människor består 10 procent av alla proteinmolekyler i muskelceller av aktin. Alla andra celler innehåller fortfarande 1 till 5 procent av denna molekyl i cytoplasma.

Funktion, effekt och uppgifter

Actin uppfyller viktiga funktioner i celler och muskelfibrer. I cellens cytoplasma, som en del av cytoskeletten, bildar det ett tätt, tredimensionellt nätverk som håller de cellulära strukturerna samman.

Vid vissa punkter i nätverket stärks strukturerna för att bilda membranutbuktningar såsom mikrovilli, synapser eller pseudopodia. Adherens Junctions och Tight Junctions är tillgängliga för cellkontakterna. Sammantaget bidrar aktin till stabiliteten och formen hos celler och vävnader. Förutom stabilitet garanterar actin också transportprocesserna i cellen. Det binder viktiga strukturellt relaterade transmembranproteiner så att de förblir i närheten. Med hjälp av myosiner (motorproteiner) utför aktinfibrerna också transport över korta avstånd.

Till exempel kan vesiklarna transporteras till membranet. Längre sträckor tas över av mikrotubulorna med hjälp av motorproteinerna kinesin och dynein. Actin säkerställer också cellmobilitet. Celler måste kunna migrera i kroppen vid många tillfällen. Detta gäller särskilt immunreaktioner eller sårläkning såväl som för allmänna rörelser eller förändringar i cellens form. Rörelserna kan baseras på två olika processer. Å ena sidan kan rörelsen utlöses av en riktad polymerisationsreaktion och å andra sidan via aktin-myosininteraktionen.

I aktin-myosin-interaktionen är aktinfibrerna byggda upp som fibrilbuntar som fungerar som att dra rep med hjälp av myosin. Aktintrådar kan orsaka cellväxt i form av pseudopodia (filopodia och lamellipodia). Förutom dess olika funktioner i cellen, är naturligtvis aktin ansvarigt för muskelkontraktionen i både skelettmusklerna och de jämna musklerna. Dessa rörelser är också baserade på aktin-myosin-interaktionen. För att säkerställa detta är många aktinfilament kopplade till andra proteiner på ett mycket ordnat sätt.

Utbildning, förekomst, egenskaper och optimala värden

Som redan nämnts finns aktin i alla eukaryota organismer och celler. Det är en inneboende del av cytoplasma och säkerställer stabiliteten hos cellerna, förankring av strukturellt relaterade proteiner, korta avståndstransporter av vesiklar till cellmembranet och för cellrörlighet. Utan aktin skulle cellen inte kunna överleva. Det finns sex olika aktinvarianter, som är indelade i tre alfa-varianter, en beta-variant och två gamma-varianter.

Alfakaktinerna är involverade i musklernas utveckling och sammandragning. Beta-aktin och gamma-1-aktin är av stor betydelse för cytoskelettet i cytoplasma. Gamma-2-aktin är i sin tur ansvarig för de jämna musklerna och tarmmusklerna. Under syntesen bildas initialt monomert globulärt aktin, som också kallas G-aktin. De enskilda monomera proteinmolekylerna polymeriserar i sin tur för att bilda ett filamentärt F-aktin.

Under polymerisationsprocessen kombineras flera sfäriska monomerer för att bilda ett långt, trådliknande F-aktin. Både konstruktion och uppdelning av kedjorna är mycket dynamiska. På detta sätt kan aktinramen snabbt anpassas till nuvarande krav. Dessutom säkerställer denna process också cellrörelser. Dessa reaktioner kan hämmas av så kallade cytoskeletala hämmare. Med dessa substanser hämmas antingen polymerisationer eller depolymerisationer. De är av medicinsk betydelse som läkemedel i samband med kemoterapi.

Sjukdomar och störningar

Eftersom aktin är en viktig komponent i alla celler, leder många strukturella förändringar orsakade av mutationer till döden av organismen. Mutationer i gener för alfaaktiner kan orsaka muskelsjukdomar. Detta gäller särskilt alfa-1-aktin.

På grund av det faktum att alfa-2-aktin är ansvarig för aorta musklerna, kan en familjär thorax aortaaneurysm uppstå om ACTA2-genen är muterad. ACTA2-genen kodar för alfa-2-aktin. En mutation i ACTC1-genen för hjärt-alfa-aktin orsakar utvidgad kardiomyopati. Vidare kan en mutation av ACTB som en gen för cytoplasmatisk beta-aktin orsaka storcell och diffus B-celllymfom. Vissa autoimmuna sjukdomar kan ha förhöjda nivåer av aktinantikroppar.

Detta gäller särskilt autoimmun leverinflammation. Det är en kronisk kurs med hepatit, vilket leder till levercirrhos på lång sikt. Här finns en antikropp mot glattmuskelaktin. När det gäller differentiell diagnos är autoimmun hepatit inte så lätt att skilja från kronisk viral hepatit. Eftersom vid kronisk viral hepatit kan antikroppar mot aktin också stimuleras i mindre utsträckning.