kinesin

kinesin representerar ett komplex av vissa motorproteiner i eukaryota celler. Förutom andra motorproteiner såsom dynein eller myosin och andra strukturella proteiner är det involverat i konstruktionen av cytoskeletten. Det används för att transportera makromolekyler, vesiklar och cellorganeller från cytoplasma eller kärna till cellmembranet.

Vad är kinesin?

Kinesins är en grupp motorproteiner med liknande egenskaper och funktioner. De består av två tunga och två lätta proteinkedjor.Huvudregionen, hals- och svansdelen av molekylen är belägen på de tunga proteinkedjorna.

De lätta proteinkedjorna fäster vid svansen. Kinesin används för att transportera cellorganeller, vesiklar och biomolekyler längs mikrotubuli. Mikrotubulerna representerar ett rälsystem som består av protein tubulin, som alltid växer från cellkärnan mot cellmembranet. Den växande mikrotubulära änden kallas den så kallade plusänden. Detta innebär att kinesin transporterar de biologiska ämnena och cellorganellerna endast i riktning mot plusänden (anterogradtransport).

Transporten i riktning mot minusenden (retrograd transport) orsakas av ett komplex av andra motorproteiner, dynein. Kinesin är i form av en dimer. Som en del av proteinets kvartära struktur bildar de två tunga och två lätta kedjorna ett proteinkomplex som inte har några kovalenta bindningar mellan de individuella proteinkedjorna. Kinesin har två motordomäner (huvuddomäner) som ansvarar för rörelse längs mikrotubulorna.

Funktion, effekt och uppgifter

Kinesins huvuduppgift är att transportera cellkomponenter och molekyler inifrån cellen till cellmembranet. Bland annat tas nedbrutna cellkomponenter bort från cellen, enzymer utsöndras, hormoner frigörs, membranproteiner föras från syntesplatsen till membranet och mycket mer.

Signalämnen för kommunikation mellan cellerna transporteras också in i det extracellulära området. I neuroner, till exempel, transporteras neurotransmittorer inom vesiklar från cellkärnan i riktning mot axonerna och synapserna. Därifrån överförs signaler till andra nervceller med hjälp av neurotransmittorer. Vesiklarna, cellorganellerna eller biomolekylerna binder till kinesinerna via anslutande proteiner. Med hjälp av de två motordomänerna (huvuden) går kinesinkomplexet längs mikrotubulan. Bindningen av ett huvud bryts upprepade gånger med energiöverföring genom att dela ATP till ADP, medan bindningen av det andra kinesinhuvudet initialt bibehålls.

Det frilagda huvudområdet binder emellertid omedelbart igen till ett annat bindningsställe för mikrotubulorna i riktningen av plusänden, och samtidigt upplöses det andra huvuddomänet under ATP-splitsning. Klyvningen av ATP till ADP vid kinesinbindningsstället på mikrotubuli leder till en förändring i konformationen av hela kinesinkomplexet, vilket utlöser dess rörelse. Denna process upprepas tills kinesinkomplexet har nått cellmembranet. Vid destinationen delas cellorganellerna eller molekylerna som ska transporteras från kinesinkomplexet.

Utbildning, förekomst, egenskaper och optimala värden

Kinesin finns i alla eukaryota celler. Det finns en mängd kinesinproteiner. Detta proteinkomplex har emellertid knappast förändrats i eukaryota organismernas stamhistoria i den funktionellt viktiga huvudregionen. Dess funktion i enhjuliga eukaryoter som amöben är exakt samma som i de flercelliga organismerna i djur- och växteriket. Kinesin transporterar cellorganeller och molekyler mot cellmembranet. Interaktionen mellan kinesin och mikrotubuli är också ett universellt fenomen.

Mindre genetiska förändringar inträffar i svansdelen av proteinkomplexet. Detta område reagerar på de förändrade komponenterna som måste transporteras och naturligt bundna till kinesin i förväg. Kinesinerna är inte relaterade till dyneinerna, som organiserar transport av molekyler och molekylkomplex från cellmembranet mot cellkärnan. Det finns emellertid relaterade förhållanden till myosin, som med hjälp av aktin ansvarar för muskelrörelse och inom cellen för små transportvägar för cellorganeller på grund av liknande rörelsemönster.

Sjukdomar och störningar

Mutationer i kinesinkomplexet kan leda till störningar i intracellulär transport. I samband med dessa störningar är ett komplex av neurologiska sjukdomar kända, som kallas ärftlig spastisk paraplegi (HSP).

Det finns över 50 olika typer av detta tillstånd, som alla är genetiska. Den spastiska spinalförlamningen SPG 10 undersöktes mer i detalj. I denna sjukdom leder en mutation till en felaktig produktion av ett kinesinkomplex som kallas KIF5A. Vissa aktiva ingredienser och cellorganeller transporteras felaktigt och når inte längre handlingsplatsen. Dessa är särskilt aktiva substanser som krävs i neuronerna. Motsvarande neuroner degenererar och kan inte längre sända rörelserimpulser korrekt.

Denna störning påverkar benmotorik. Detta leder till ökad spastisk förlamning av benen. I de avancerade stadierna av sjukdomen är den drabbade patienten beroende av en rullstol. Men den spastiska paraplegian är en grupp av flera sjukdomar med liknande symptom. De är baserade på olika mutationer. 48 olika HSP-genplatser är kända. Förutom begränsningen av benmotorik kan andra neurologiska symtom också uppstå beroende på sjukdomen.

Det antas att andra neurodegenerativa sjukdomar också orsakas av transportsjukdomar i cellen. Emellertid krävs ytterligare undersökningar för att undersöka de exakta förhållandena. Hittills har man ökat medvetenheten om att nervcellerna särskilt försämras när kinesinfunktionen är nedsatt. I vilken utsträckning andra kroppsceller påverkas finns det fortfarande otillräcklig kunskap.