Aktīns ir strukturāls proteīns, kas atrodams visās eikariotu šūnās. Tas piedalās citoskeleta un muskuļa montāžā.
Kas ir aktīns?
Aktīns ir olbaltumvielu molekula ar ļoti senu attīstības vēsturi. Kā strukturāls proteīns tas atrodas katras eikariotu šūnas citoplazmā un visu muskuļu šķiedru sarkomērā. Kopā ar mikrotubulām un starpposma pavedieniem tas veido katras šūnas citoskeletu aktīna pavedienu veidā. Tas ir kopīgi atbildīgs par šūnu struktūras veidošanos un kustību molekulas un šūnu organoīdi šūnā. Tas pats attiecas uz šūnu kohēziju, izmantojot ciešus savienojumus vai piestiprinot savienojumus. Muskuļu šķiedrās aktīns kopā ar proteīni miozīns, troponīns un tropomiozīns, ģenerē muskuļus kontrakcijas. Aktīnu var iedalīt trīs funkcionālajās vienībās alfa-aktīnā, beta-aktīnā un gamma-aktīnā. Alfa-aktīns ir muskuļu šķiedru strukturālā sastāvdaļa, bet beta- un gamma-aktīns galvenokārt atrodas šūnu citoplazmā. Aktīns ir ļoti konservēts proteīns, kas sastopams ar ļoti nelielām aminoskābju secības izmaiņām vienšūnu eikariotu šūnās. Cilvēkiem 10 procenti no visām olbaltumvielām molekulas muskuļu šūnās sastāv no aktīna. Citās šūnās citoplazmā joprojām ir 1 līdz 5 procenti šīs molekulas.
Funkcija, darbība un uzdevumi
Aktīns veic svarīgas funkcijas šūnās un muskuļu šķiedrās. Šūnas citoplazmā kā citoskeleta sastāvdaļa tas veido blīvu, trīsdimensiju tīklu, kas satur šūnu struktūras kopā. Atsevišķos tīkla punktos struktūras stiprina viena otru, veidojot membrānas izliekumus, piemēram, mikrovilli, sinapses vai pseidopodijas. Šūnu kontaktiem ir pieejami adherens krustojumi un cieši savienojumi. Kopumā aktīns tādējādi veicina šūnu un audu stabilitāti un formu. Papildus stabilitātei aktīns nodrošina arī transporta procesus šūnā. Tas cieši saista svarīgu strukturāli saistītu transmembrānu proteīni lai tie paliktu telpiskā tuvumā. Ar miozīnu (motoru) palīdzību proteīni), aktīna šķiedras pārņem arī transportu nelielos attālumos. Piemēram, vezikulas var transportēt uz membrānu. Lielākus attālumus mikrotubulīši veic ar motora proteīnu kinesīna un dyneīna palīdzību. Turklāt aktīns nodrošina arī šūnu kustīgumu. Šūnām daudzos gadījumos jāspēj migrēt organismā. Tas jo īpaši attiecas uz imūnās reakcijas vai brūču dziedēšana, kā arī vispārēju kustību vai šūnu formas izmaiņu laikā. Kustību pamatā var būt divi dažādi procesi. Pirmkārt, kustību var izraisīt virzīta polimerizācijas reakcija, un, otrkārt, mijiedarbojoties ar aktīnu un miozīnu. Aktīna un miozīna mijiedarbībā aktīna šķiedras tiek strukturētas kā fibrilu saišķi, kas ar miozīna palīdzību darbojas kā vilces virves. Aktīna pavedieni var veidot šūnu izaugumus pseidopodiju (filopodiju un lamelipodiju) formā. Papildus daudzajām funkcijām šūnā, aktīns, protams, ir atbildīgs gan par skeleta, gan gludo muskuļu muskuļu kontrakciju. Šīs kustības ir balstītas arī uz aktīna un miozīna mijiedarbību. Lai to nodrošinātu, daudzi aktīna pavedieni ir ļoti kārtīgi saistīti ar citiem proteīniem.
Veidošanās, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības
Kā minēts iepriekš, aktīns ir atrodams visos eikariotu organismos un šūnās. Tā ir citoplazmas iekšējā sastāvdaļa un nodrošina šūnu stabilitāti, strukturāli saistītu olbaltumvielu piestiprināšanu, pūslīšu nelielu attālumu transportēšanu uz šūnu membrānuun šūnu kustīgums. Bez aktīna šūnu izdzīvošana nebūtu iespējama. Ir seši dažādi aktīna varianti, kas ir sadalīti trīs alfa variantos, vienā beta variantā un divos gamma variantos. Alfa aktīni ir iesaistīti muskuļu veidošanā un kontrakcijā. Beta-aktīnam un gamma-1-aktīnam ir liela nozīme citoplazmas citoskeletā. Savukārt gamma-2-aktīns ir atbildīgs par gludajiem muskuļiem un zarnu muskuļiem. Sintēzes laikā vispirms tiek veidots monomērs globular aktīns, kas ir arī pazīstams kā G-aktīns. Individuālais monomēriskais proteīns molekulas savukārt polimerizācijas laikā samontē, veidojot pavedienu F-aktīnu. Polimerizācijas procesā vairāki lodveida monomēri apvienojas, veidojot garu pavedienu F-aktīnu. Gan ķēžu montāža, gan demontāža ir ļoti dinamiska. Tas nozīmē, ka aktīna sastatnes var ātri pielāgot pašreizējām prasībām. Turklāt šis process nodrošina arī šūnu kustību. Šīs reakcijas var kavēt tā sauktie citoskeleta inhibitori. Šīs vielas tiek izmantotas, lai inhibētu vai nu polimerizācijas, vai depolimerizācijas. Viņiem ir medicīniska nozīme kā narkotikas Kontekstā ķīmijterapija.
Slimības un traucējumi
Tā kā aktīns ir būtiska visu šūnu sastāvdaļa, daudzas mutācijas izraisītas strukturālas izmaiņas vadīt līdz organisma nāvei. Alfa-aktīnus kodējošu gēnu mutācijas var izraisīt muskuļu slimības. Tas jo īpaši attiecas uz alfa-1-aktīnu. Sakarā ar to, ka alfa-2-aktīns ir atbildīgs par aortas muskuļiem, ACTA2 mutācija gēns var izraisīt ģimenes krūšu kurvja aortas aneirisma. ACTA2 gēns kodē alfa-2-aktīnu. ACTC mutācija gēns sirds alfa-aktīna cēloņiem paplašināts kardiomiopātija. Turklāt ACTB kā gēna, kas kodē citoplazmas beta-aktīnu, mutācija var izraisīt lielu šūnu un difūzu B-šūnu limfoma. Daži autoimūnas slimības var būt paaugstināts aktīna līmenis antivielas. Jo īpaši tas attiecas uz autoimūnu aknas iekaisums. Šī ir hroniska hepatīts kas ved uz aknas ciroze ilgtermiņā. Šeit tiek atrasta antiviela pret gludo muskuļu aktīnu. Runājot par diferenciāldiagnozetomēr autoimūna hepatīts nav tik viegli atšķirt no hroniska vīrusu hepatīta. Tas ir tāpēc, ka antivielas Pret aktīnu mazākā mērā var stimulēt arī hronisks vīruss hepatīts.
