Актин актиновые полимеры

Б. Поскольку скорость полимеризации выше, чем скорость гидролиза АТР, вновь присоединившиеся субъединицы актина должны нести связанный АТР. Поскольку этот связанный АТР гидролизуется не сразу, то растущий актиновый филамент имеет шапочку из АТР. После того как мономер актина с АТР присоединился к филаменту, АТР может быть гидролизован. Одно из возможных объяснений того, почему АТР может гидролизоваться в полимере, но не в мономере, показано на рис. 11-28. Если на макушке актинового мономера находится участок связывания АТР, а на его донышке -каталитический центр, где АТР гидролизуется, то способность к гидролизу АТР будет проявляться только у полимера. (Истинное расположение связывающих и гидролитических участков неизвестно.) Данная модель предсказывает, что в конце концов все субъединицы актина (в полимере) будут нести ADP, за исключением одной концевой субъединицы, с которой будет связан АТР. [c.441]

Рентгеноструктурный анализ показал, что Р-актин представляет собой спираль диаметром около 70 А из мономеров актина. В мышцах весь актин присутствует в составе Р-формы. Актиновые нити в саркомере имеют постоянную длину и правильную ориентацию, при этом один из концов полимера Е-актина (на котором скорость полимеризации больше) расположен в 2-диске, а другой (скорость полимеризации меньше) — в центральной части саркомера. Следовательно, нити актина, расположенные в левой и в правой частях саркомера, имеют противоположную направленность. [c.479]

Почти во всех животных клетках актин и тубулин содержатся в больших количествах, но тубулина в них все же, как правило, меньше. Кроме того, поскольку микротрубочки толще, чем актиновые филаменты, для образования полимера одинаковой длины тубулина требуется примерно в 10 раз больше, чем актина (см. табл. 11-4). Поэтому общая длина актиновых филаментов в клетке но крайней мере в 30 раз больше общей длины микротрубочек. Это отражает фундаментальную разницу в структурной организации и функциях этих двух цитоскелетных полимеров в то время как актиновые филаменты образуют соединенные сшивками сети и небольшие пучки в периферической цитоплазме, микротрубочки обычно существуют в виде отдельных нитей, которые расходятся в стороны через всю цитоплазму из небольшой области вблизи ядра. Микротрубочки образуют систему волокон, но которой могут перемещаться различные пузырьки и другие органеллы, ограниченные мембраной тем самым они влияют на полярность клетки, могут регулировать ее форму и движение и определяют ориентацию плоскости клеточного деления. [c.302]

Рис. И-28. Модель гидролиза актина в собранном полимере (ответ 11-12). А. Гипотетическая организация сайта связывания АТР и сайта гидролиза АТР в мономере актина. Б. Гипотетическая организация сайтов связывания и гидролиза в актиновом филаменте. Расположение субъединиц, повернутых обратной стороной и отмеченных обратным написанием АТР, отражает спиральную организацию филаментов актина.

Рис. 11-41. Скорость роста актиновых филаментов на разных концах при различных концентрациях мономеров актина. График показывает, что два конца растут с разными скоростями и критические концентрации для них различны. Поэтому существует некоторый диапазон концентраций свободного актина (темная полоса), при которых плюс-конец актинового филамента нолимеризуется, а минус-конец деполимеризуется. Когда in vitro свободный актин находится в равновесии с актиновыми филаментами, в целом роста не происходит, так как скорости отделения молекул от минус-конца и присоединения их к плюс-концу равны. При такой концентрации свободных актиновых субъединиц (промежуточной между критическими концентрациями для двух концов-показано цветной стрелкой) длина филаментов не изменяется, но молекулы актина в них все время движутся от одного конца полимера к другому. Этот процесс называют тредмил-лингом (см. схему 11-1).

После многолетних попыток удалось закристаллизовать молекулы G-актина, причем только вместе с молекулами ДНКазы I в соотношении 1 1. Поэтому трехмерная структура мономерного актина на атомном уровне стала известна из данных рентгеновской кристаллографии комплекса G-актин-ДНКаза I [453]. Одновременно была пол чена диаграмма рентгеновского рассеяния F-актинового волокна с разрешением 6 А и найдена ориентация G-актинового мономера в двойной спирали полимера путем сравнения рассчитанных картин рентгеновской дифракции с наблюдаемой [452]. Оставшиеся неустра-ненными различия отражают тот факт, что полимеризация актина сопровождается незначительными конформационными изменениями. Но лишь отчасти, поскольку использование уточненной структурной модели G-актина в построении модели F-актиновой нити привело недавно к лучшему совпадению результатов расчета с экспериментальными данными [454]. Дальнейшее уточнение модели затруднено отоутствием для F-актина диаграммы рентгеновской дифракции более высокого, чем 6 А, разрешения. Выход может быть найден при обращении к теоретическому подходу и использованию методов конформационного анализа и молекулярной динамики [455,456]. Атомная модель Р-актина, построенная путем согласования данных рентгеноструктурного анализа кристаллов G-актина и тонких филаментов F-актина, совпала с атомной моделью, реконструированной по снимкам криоэлектронной микроскопии актиновой нити [457,458]. [c.123]

Миозин можно выделить практически из любых клеток позвоночных он всегда присутствует там, где актиновые филаменты образуют в клетке сократительные пучки. В эволюционном отношении миозин значительно менее консервативен, чем актин, и встречается в нескольких различных формах. Особенности миозинов немьшхечных тканей будут рассмотрены позже. Основная отличительная черта миозина скелетных мышц-это его способность при спонтанной полимеризации in vitro образовывать гигантские полимеры, намного превосходящие по величине агрегаты миозина других типов. [c.80]

Актиновые филаменты и микротрубочки могут спонтанно образовываться in vitro из актина и тубулина. Полимеризация в обоих случаях протекает сходным образом имеет место начальная лаг-фаза, связанная с формированием ядер полимеризации оба процесса сопровождаются гидролизом нуклеозидтрифосфатов - АТР в случае актина и GTP в случае тубулина. Образующиеся полимеры обладают структурной полярностью и растут в двух противоположных направлениях с неодинаковой скоростью. Есть данные о том, что присоединение филаментов к другим клеточным структурам, а также их сборка и деполимеризация могут независимо контролироваться на обоих концах. Гидролиз нуклеозидтрифосфатов, сопровождающий полимеризацию, по крайней мере in vitro может приводить к тредмиллингу , при котором актиновые или тубулиновые мономеры присоединяются к одному из концов филамента или микротрубочки с такой же скоростью, с какой они отщепляются от другого конца. [c.105]

Преподаватель предлагает вам тщательно измерить количественное соотношение между числом гидролизованных молекул АТР и числом мономеров актина, соединившихся в полимер. Эксперимент включает следующие этапы. Для измерения гидролиза АТР вы добавляете в раствор полимеризующегося актина АТР-у- Р, после чего отбираете через короткие промежутки времени пробы и определяете в них количество образовавшегося неорганического фосфата. Чтобы измерить полимеризацию, вы с помощью спектрофотометра следите за увеличением светорассеяния, которым сопровождается образование актиновых филаментов. Ваши результаты изображены на рис. 11-10. Из данных по измерению светорассеяния следует, что полимеризовалось 20 мкмоль мономеров актина. Поскольку количество мономеров актина в составе полимеров в точности совпадает с количеством гидролизованных молекул АТР, вы делаете заключение, что присоединение к актиновому филаменту каждого нового мономера сопровождается гидролизом одной молекулы АТР. [c.201]

Предположение о связывании цитохалазина В с актиновым филаментом (по-видимому, с плюс-концом), но не с мономером актина, также согласуется с представлением об изменении конформации актина в процессе полимеризации ведь если у мономера актина есть две конформации, то вполне возможно, что цитохалазин В связывается лишь с одной из них. Это менее сильный довод, чем предыдущий, потому что можно представить себе такое же действие цитохалазина при связывании его с участком на филаменте, образованном соседними мономерами (место связывания, имеющееся только на полимере). Из двух этих предположений следуют разные предсказания о числе молекул цитохалазина В, связываемых одним филаментом. Хотя это число трудно измерить с достаточной точностью, однако имеющиеся данные говорят в пользу связывания в соотношении 1 1 (одна молекула цитохалазина В на филамент). [c.440]

Полимеризация тубулина имеет много общего с полимеризацией актина. Молекулы соединяются и образует затравку, от которой в обе стороны начинается рост полимера, сопровождающийся гидролизом связанного луклеозидтрифосфата [13]. Критические концентрации полимеризации иа двух разных концах микротрубочки неодинаковы, что в принципе делает возможным проток молекул тубулина вдоль мйкротрубочки (в тех случаях, когда концентрация свободного тубулина в растворе лежит в интервале между критическими концентрациями для концов) [14]. Фрагментация и соединение конец в конец могут, как и в случае актиновых филаментов, изменять численную концентрацию концов микротрубочек в препарате, не влияя на количество молекул, входящих в состав полимера. [c.18]

Различные потенции к связыванию других белков могут обеспечиваться вариабельными участками белков промежуточных филаментов. Влияя на свойства филамента, эти вариабельные участки определяют не только его способность к самосборке, но и то, как он будет взаимодействовать с другими компонентами клетки (например, с микротрубочками и плазматической мембраной). Это совершенно иная стратегии чем в случае двух других важнейших элементов цитоскелета - актиновных филаментов и мнкротрубочек как мы уже знаем, эти полимеры в основном инвариантны по структуре, а к выполнению различных функций они приспосабливаются с помощью разных наборов актин-связывающих белков и белков, ассоциированных с микротрубочками. Таким образом, роль вариабельных участков в белках промежуточных филаментов та же, что и у вспомогательных белков актиновых филаментов и микро-трубочек, - разница лишь в том, что одни ковалентно связаны с субъединицами филамента, а другие представляют собой отдельные молекулы. [c.320]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология