Miosina

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Parte da estrutura da miosina II. Os átomos da cadea pesada están coloreados de vermello no lado esquerdo, e os átomos das cadeas lixeiras están coloreados de laranxa e amarelo.

As miosinas son unha familia de proteínas motoras dependentes do ATP. As súas funcións máis coñecidas son intervir na contracción muscular e noutros procesos motís en moitos eucariotas. Son as proteínas responsables da motilidade baseada na actina. O termo miosina foi orixinalmente utilizado para describir un grupo de ATPases similares atopadas nas células musculares estriadas. [1] Despois do descubrimento feito por Pollard e Korn de encimas con funcións similares á miosina no amebozoo Acanthamoeba castellanii, descubríronse un gran número de xenes de miosina diverxentes nos máis diversos eucariotas. Deste modo, aínda que se pensaba inicialmente que a miosina estaba restrinxida ás células musculares (de aí o prefixo, "mio", músculo), realmente non existe unha soa miosina senón unha amplisima superfamilia de xenes que codifican proteínas que comparten as propiedades básicas de unión á actina, hidrólise do ATP (actividade encimática de ATPase), e transdución de forza. Virtualmente todos as células eucarióticas conteñen isoformas da miosina. Algunhas isoformas teñen funcións especializadas en certos tipos celulares (como no músculo), e outras isoformas están presentes en moitos tipos celulares. A estrutura e función da miosina está moi conservada entre as especies, ata o punto que a miosina II do músculo de coello pode unirse á actina dunha ameba. [2]

Estrutura e función[editar | editar a fonte]

Dominios[editar | editar a fonte]

A maioría das moléculas de miosina están compostas por dominios de cabeza, pescozo e cola.

  • O dominio da cabeza da miosina únese á actina filamentosa, e utiliza a hidrólise do ATP para xerar forza e "camiñar" ao longo do filamento en dirección ao extremo (+) inzado dunha especie de pinchos ou pugas (coa excepción da miosina VI, que se move cara ao extremo (-) bicudo).
  • O dominio do pescozo actúa como unha peza de enlace e como un brazo de panca para transducir a forza xerada polo dominio motor catalítico. O dominio do pescozo pode tamén servir como sitio de unión para as cadeas lixeiras da miosina, que son outras proteínas diferentes que forman parte do complexo macromolecular e xeralmente teñen funcións regulatorias.
  • O dominio da cola media xeralmente a interacción coas moléculas do "cargamento" e/ou outras subunidades proteicas da miosina. Nalgúns casos, o dominio da cola pode xogar un papel na regulación da actividade motora.

Forza impulsora[editar | editar a fonte]

Artigo principal: Contracción muscular.

Multitude de moléculas de miosina II xeran forza na contracción do músculo esquelético por medio dun mecanismo de golpes impulsores alimentados pola enerxía liberada pola hidrólise do ATP. [3] O golpe iompulsor ten lugar cando se libera o fosfato da molécula de miosina despois da hidrólise do ATP cando a miosina está estreitamente unida á actina. O efecto desta liberación é un cambio conformacional na molécula que a impulsa contra a actina. A liberación da molécula de ADP e a unión dunha nova molécula de ATP fan que a miosina se libere da actina. A hidrólise do ATP na miosina causa que se una outra vez á actina e que repita o ciclo. O efecto combinado de multitude de golpes impulsores fai que o músculo se contraia.

Nomenclatura, evolución, e árbore da familia das miosinas[editar | editar a fonte]

A grande variedade de xenes de miosina que se atopan nos filos eucarióticos foron denominadas de acordo con diferentes esquemas a medida que eran descubertas. A nomenclatura pode, xa que logo, ser algo confusa cando se pretende comparar as funcións das proteínas miosinas dun organismo ou de varios organismos.

A miosina do músculo esquelético, a máis salientable da superfamilia das miosinas debido á súa grande abundancia nas fibras musculares, foi a primeira que se descubriu. Esta proteína forma parte do sarcómero e forma filamentos macromoleculares compostos de múltiples subunidades de miosina. Atopáronse proteínas miosinas formadoras de filamentos similares no músculo cardíaco, músculo liso, e en células non musculares. Porén, empezaron a descubrirse a partir da década de 1970 novos xenes de miosinas nos eucariotas máis simples, [1] que codificaban proteínas que actuaban como monómeros, e foron denominadas miosinas da clase I. Estas novas miosinas recibiron o nome de "miosinas non convencionais" [4] e foron atopadas en moitos outros tecidos distintos do muscular. Estes novos membros da superfamilia foron agrupados segundo as relacións filoxenéticas derivadas da comparación das súas secuencias de aminoácidos dos seus dominios da cabeza, e a cada clase asignóuselle un número romano [5][6][7][8](ver árbore filoxenética). As miosinas non convencionais tamén teñen dominios de cola diverxentes, o que suxire que teñen funcións especiais. [9] O diversificado conxunto de miosinas coñecido probablemente evolucionou a partir dun precursor ancestral tal como se ve na imaxe.

As análises das secuencias de aminoácidos de diferentes miosinas mostran unha grande variabilidade entre os dominios da cola, pero unha grande conservación nas secuencias dos dominios da cabeza. Presumiblemente isto pode deberse a que as miosinas poden interaccionar polos seus dominios da cola cun grande número de diferentes moléculas, e a que a finalidade en cada caso (moverse ao longo dos filamentos de actina) permaneceu igual e, por tanto, require a mesma maquinaria molecular no motor. Por exemplo, o xenoma humano contén uns 40 xenes distintos para a miosina.

Estas diferenzas na forma tamén determinan a velocidade á que as miosinas se poden mover ao longo dos filamentos de actina. A hidrólise do ATP e a subseguinte liberación do grupo fosfato causa o "golpe impulsor," no cal o "brazo da panca" ou rexión do "pescozo" da cadea pesada é arrastrada cara a adiante. Como o golpe impulsor sempre move o brazo da panca no mesmo ángulo, a lonxitude do brazo da panca determina o desprazamento da molécula "cargamento" (a que é movida) en relación co filamento de actina. Un brazo de panca máis longo causaría que a molécula cargamento atravesase unha maior distancia mesmo se o brazo da panca experimenta o mesmo desprazamenteo angular (igual que unha persoa con pernas máis longas pode avanzar máis distancia en cada paso). A velocidade do motor de miosina depende da velocidade á cal esta pasa polo ciclo cinético completo de unión de ATP e liberación de ADP.

Clases de miosinas[editar | editar a fonte]

Distínguense 18 clases de miosina, nomeadas con números romanos. Algunhas características das miosinas máis importantes ou mellor coñecidas son as seguintes:

Miosina I[editar | editar a fonte]

A miosina I funciona como un monómero e actúa no transporte de vesículas. [10] Ten un "paso" (distancia á que se move en cada pulo) dunha lonxitude de 10 nm e foi implicada na resposta de adaptación dos estereocilios do oído interno. [11]

Miosina II[editar | editar a fonte]

Modelo de esvaramento de filamentos da contracción muscular.

A miosina II (tamén coñecida como miosina convencional) é o tipo de miosina responsable da produción da contracción muscular nas células musculares.

  • A miosina II contén dúas cadeas pesadas, cada unha de aproximadamente 2000 aminoácidos de lonxitude, que forman os dominios de cabeza e cola. Cada unha destas cadeas pesadas contén o extremo N-terminal do dominio da cabeza, mentres que os extremos C-terminal das colas adoptan unha morfoloxía en hélice superenrolada, que mantén as dúas cadeas pesadas xuntas. Deste modo, a miosina II ten dúas cabezas. O dominio intermedio que forma o pescozo é a rexión que crea o ángulo entre a cabeza e a cola. [12] No músculo liso, un só xene (o MYH11 [13]) codifica as cadeas pesadas da miosina II, pero hai variantes resultantes do splicing alternativo deste xene, que orixinan catro isoformas distintas. [12]
  • Tamén contén 4 cadeas lixeiras (MLC), dúas por cada cabeza, cun peso de 20 (MLC20) e 17 (MLC17) kDa. [12] Estas únense ás cadeas pesadas na rexión do "pescozo" situada entre a cabeza e a cola.
    • A MLC20 coñécese tamén como a cadea lixeira regulatoria e participa activamente na contracción muscular. [12]
    • A MLC17 coñécese tamén como a cadea lixeira esencial. [12] A súa función exacta non está clara, pero crese que contribúe á estabilidade estrutural da cabeza da miosina, xunto coa MLC20.[12] Dúas variantes da LC17 (MLC17a/b) orixínanse como resultado de splicing alternativo no xene MLC17. [12]

Nas células musculares, as longas colas en hélice superenrolada de cada molécula de miosina únense entre si, formando os filamentos grosos do sarcómero. Os dominios de cabeza que producen a forza sobresaen do lateral do filamento groso, preparados para avanzaren ao longo dos filamentos finos adxacentes de actina en resposta aos sinais químicos apropiados.

Miosina III[editar | editar a fonte]

A miosina III é un membro pouco coñecido da familia. Foi estudado in vivo nos ollos de Drosophila, onde se pensa que xoga un papel na fototransdución. [14] Un xene humano homólogo para a miosina III, o MYO3A, foi descuberto nos estudos do Proxecto Xenoma Humano e exprésase na retina e cóclea. [15]

Miosina IV[editar | editar a fonte]

A miosina IV ten un só motivo IQ e unha cola que carece de secuencias que formen estruturas en hélice superenrolada. Ten unha homoloxía similar aos dominios de cola da miosina VII e XV. [16]

Miosina V[editar | editar a fonte]

A miosina V é un motor de miosina non convencional, que é funcional como dímero e ten un paso dunha lonxitude de 74 nm. Translócase ("camiña") ao longo dos filamentos de actina viaxando cara ao extremo con pugas (extremo +) dos filamentos. A miosina V pensábase que era fundamental para o movemento de vesículas desde o centro da célula á periferia, pero pero viuse que máis probablemente é un amarre dinámico, que retén as vesículas e orgánulos na periferia da célula rica en actina.

Miosina VI[editar | editar a fonte]

Estado da miosina VI (tomado de PDB 2V26) antes do golpe impulsor. [17]

A miosina VI é un motor de miosina non convencional, que funciona principalmente como dímero, pero que tamén actúa como un monómero non procesante. "Camiña" ao longo dos filamentos de actina, movéndose en dirección ao extremo (-) dos filamentos. [18] A miosina VI pénsase que transporta vesículas endocíticas na célula. [19]

Miosina VII[editar | editar a fonte]

A miosina VII é unha miosina non convencional con dous dominios FERM na rexión da cola. Ten unha rexión curta enrolada-enrolada (coiled-coiled). A miosina VII requírese na fagocitose en Dictyostelium discoideum, na espermatoxénese de Caenorhabditis elegans e na formación de estereocilios de ratos e peixe cebra. [20]

Miosina VIII[editar | editar a fonte]

A miosina VIII é unha miosina específica das plantas relacionada coa división celular [21], e está implicada especificamente na regulación do fluxo de citoplasma entre as células [22] e na localización das vesículas do fragmoplasto. [23]

Miosina IX[editar | editar a fonte]

A miosina IX é un grupo de proteínas motoras dunha soa cabeza que se moven cara ao extremo (-). O mecanismo utilizado no movemento desta miosina non se coñece ben. [24]

Miosina X[editar | editar a fonte]

A miosina X é unha miosina motora non convencional, que é funcional como dímero. Nas células de mamíferos, o motor localiza os filópodos. A miosina X "camiña" cara ao extremo con pugas dos filamentos. Algunhas investigacións suxiren que avanza preferentemente sobre os feixes de actina, máis que sobre filamentos únicos. É a primeira miosina motora que se viu que funcionaba desta maneira.

Miosina XI[editar | editar a fonte]

A miosina XI dirixe o movemento de orgánulos como plastos e mitocondrias nas células vexetais. [25] É responsable do movemento dos cloroplastos dependente da intensidade da luz e da formación de estrómulos que interconectan distintos plastos.

Miosina XII[editar | editar a fonte]

Só se coñece unha miosina deste tipo, atopada en Caenorhabditis elegans. Ten unha rexión de cola longa (200 kDa) con dous dominios MyTH4 e unha curta rexión en hélice superenrolada, pero non se sabe se é dimérica. É a menos conservada na súa secuencia de todas as miosinas.[26]

Miosina XIII[editar | editar a fonte]

Identificáronse dous xenes desta miosina na alga Acetabularia cliffonii, que parecen ser monoméricos, pero dos que se descoñece a súa función ou localización celular. [26]

Miosina XIV[editar | editar a fonte]

Este grupo de miosinas foi atopado no filo Apicomplexa. [27] Estas miosinas localízanse na membrana plasmática dos parasitos intracelulares e poden estar implicados no proceso de invasión celular. [28]

Estas miosinas tamén se atoparon no protozoo ciliado Tetrahymena thermophila. As funcións coñecidas que realizan son: transporte de fagosomas ao núcleo e perturban a eliminación regulada do macronúcleo durante a conxugación.

Miosina XV[editar | editar a fonte]

A miosina XV é un motor implicado no movemento estrutural de estereocilios do oído interno. Pénsase que é un monómero funcional.

Miosina XVI[editar | editar a fonte]

Presenta repeticións de anquirina N-terminais.

Miosina XVII[editar | editar a fonte]

Ata agora só atopada nalgúns fungos.

Miosina XVIII[editar | editar a fonte]

Presenta un dominio PDZ N-terminal.

Xenes humanos da miosina[editar | editar a fonte]

Non todos estes xenes están activos.

As cadeas lixeiras da miosina son peculiares e teñen as súas propias propiedades. Non se consideran propiamente "miosinas" senón compoñentes de complexos macromoleculares que compoñen os encimas miosina funcionais.

Paramiosina[editar | editar a fonte]

A paramiosina é unha proteína muscular grande de 93-115 kDa, que foi descrita en varios filos de invertebradoss. [29] Os filamentos grosos dos invertebrados crese que están compostos dun núcleo interno de paramiosina rodeado de miosina. A miosina interacciona coa actina, producindo a contracción muscular [30] A paramiosina encóntrase en moitos grupos de invertebrados como por exemplo: braquiópodos, sipuncúlidos, nematodos, anélidos, moluscos, arácnidos, e insectos. [29] a paramiosina é responsable do mecanismo de "agarre" que permite a contracción sostida dos músculos con moi pouco gasto enerxético, como os das ameixas, as cales poden permanecer pechadas durante longos períodos de tempo.

Outras imaxes[editar | editar a fonte]

Notas[editar | editar a fonte]

  1. 1,0 1,1 Pollard, Thomas D.; Korn, Edward D. (1973). "Acanthamoeba myosin. I. Isolation from Acanthamoeba castellanii of an enzyme similar to muscle myosin.". The Journal of Biological Chemistry 248 (13): 4682–90. PMID 4268863. http://www.jbc.org/content/248/13/4682.abstract.
  2. McMahon, T. A. 1984. Muscles, Reflexes and Locomotion. 1st Edition. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-02376-2
  3. Tyska, Matthew J.; Warshaw, David M. (2002). "The myosin power stroke". Cell Motility and the Cytoskeleton 51 (1): 1–15. DOI:10.1002/cm.10014. PMID 11810692.
  4. Cheney, Richard E.; Mooseker, Mark S. (1992). "Unconventional myosins". Current opinion in cell biology 4 (1): 27–35. DOI:10.1016/0955-0674(92)90055-H. PMID 1558751.
  5. Cheney, Richard E.; Riley, Margaret A.; Mooseker, Mark S. (1993). "Phylogenetic analysis of the myosin superfamily". Cell motility and the cytoskeleton 24 (4): 215–23. DOI:10.1002/cm.970240402. PMID 8477454.
  6. Goodson, HV (1994). "Molecular evolution of the myosin superfamily: application of phylogenetic techniques to cell biological questions". Society of General Physiologists series 49: 141–57. PMID 7939893.
  7. Hodge, Tony; Cope, M. Jamie T. V. (2000). "A myosin family tree". Journal of Cell Science 113 (19): 3353–4. PMID 10984423.
  8. Berg, Jonathan S.; Powell, Bradford C.; Cheney, Richard E. (2001). "A Millennial Myosin Census". Molecular Biology of the Cell 12 (4): 780–94. PMC 32266. PMID 11294886. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=32266.
  9. Oliver, T. N.; Berg, J. S.; Cheney, R. E. (1999). "Tails of unconventional myosins". Cellular and molecular life sciences 56 (3–4): 243–57. DOI:10.1007/s000180050426. PMID 11212352.
  10. Sutherland Macive (June 4, 2003). "Myosin I". http://www.bms.ed.ac.uk/research/others/smaciver/Myosin%20I.htm. Consultado o 2007-05-23.
  11. Batters, Christopher; Arthur, Christopher P; Lin, Abel; Porter, Jessica; Geeves, Michael A; Milligan, Ronald A; Molloy, Justin E; Coluccio, Lynne M (2004). "Myo1c is designed for the adaptation response in the inner ear". The EMBO Journal 23 (7): 1433–40. DOI:10.1038/sj.emboj.7600169. PMC 391074. PMID 15014434. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=391074.
  12. 12,0 12,1 12,2 12,3 12,4 12,5 12,6 Aguilar, H. N.; Xiao, S.; Knoll, A. H.; Yuan, X. (2010). "Physiological pathways and molecular mechanisms regulating uterine contractility". Human Reproduction Update 16 (6): 725–744. DOI:10.1093/humupd/dmq016. JSTOR 1306737. PMID 20551073.
  13. Matsuoka, R.; Yoshida, M. C.; Furutani, Y.; Imamura, S. I.; Kanda, N.; Yanagisawa, M.; Masaki, T.; Takao, A. (1993). "Human smooth muscle myosin heavy chain gene mapped to chromosomal region 16q12". American Journal of Medical Genetics 46 (1): 61. DOI:10.1002/ajmg.1320460110. ISBN 1320460110. PMID 7684189.
  14. http://www.bms.ed.ac.uk/research/others/smaciver/Myosin%20III.htm
  15. EntrezGene - 53904 [1]
  16. Sellers, James R. (2000). "Myosins: a Diverse Superfamily". Biochimica et Biophysica Acta 1496 (1): 3–22. DOI:10.1016/S0167-4889(00)00005-7. PMID 10722873.
  17. Menetrey, J., Llinas, P., Mukherjea, M., Sweeney, H.L., Houdusse, A. (2007). "The structural basis for the large powerstroke of myosin VI.". Cell 131: 300–8. DOI:10.1016/j.cell.2007.08.027. PMID 17956731.
  18. Buss, Folma; Kendrick-Jones, John (2008). "How are the cellular functions of myosin VI regulated within the cell?". Biochemical and Biophysical Research Communications 369 (1): 165–175. DOI:10.1016/j.bbrc.2007.11.150. PMC 2635068. PMID 18068125. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=2635068.
  19. Buss, Folma; Spudich, Giulietta; Kendrick-Jones, John (2004). "MYOSIN VI: Cellular Functions and Motor Properties". Annual Review of Cell and Developmental Biology 20: 649–76. DOI:10.1146/annurev.cellbio.20.012103.094243. PMID 15473855.
  20. Manfred, Schliwa (2003). Molecular Motors. pp. 516, 518. ISBN 3-527-30594-7.
  21. Reddy, Anireddy S. N.; Day, Irene S. (2001). "Analysis of the myosins encoded in the recently completed Arabidopsis thaliana genome sequence". Genome Biology 2 (7): RESEARCH0024. PMC 55321. PMID 11516337. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=55321.
  22. Baluka, František; Cvrčková, Fatima; Kendrick-Jones, John; Volkmann, Dieter (2001). "Sink Plasmodesmata as Gateways for Phloem Unloading. Myosin VIII and Calreticulin as Molecular Determinants of Sink Strength?". Plant physiology 126 (1): 39–46. DOI:10.1104/pp.126.1.39. PMC 1540107. PMID 11351069. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=1540107.
  23. Reichelt, Stefanie; Knight, Alex E.; Hodge, Tony P.; Baluska, Frantisek; Samaj, Jozef; Volkmann, Dieter; Kendrick-Jones, John (1999). "Characterization of the unconventional myosin VIII in plant cells and its localization at the post-cytokinetic cell wall". The Plant journal 19 (5): 555–67. DOI:10.1046/j.1365-313X.1999.00553.x. PMID 10504577.
  24. Inoue, Akira; Saito, Junya; Ikebe, Reiko; Ikebe, Mitsuo (2002). "Myosin IXb is a single-headed minus-end-directed processive motor". Nature Cell Biology 4 (4): 302–6. DOI:10.1038/ncb774. PMID 11901422.
  25. Sattarzadeh, A.; Krahmer, J.; Germain, A. D.; Hanson, M. R. (2009). "A Myosin XI Tail Domain Homologous to the Yeast Myosin Vacuole-Binding Domain Interacts with Plastids and Stromules in Nicotiana benthamiana". Molecular Plant 2 (6): 1351–8. DOI:10.1093/mp/ssp094. PMID 19995734.
  26. 26,0 26,1 J. Kendrick-Jones, T.P. Hodge, I.M.B. Lister, R.C. Roberts, F. Buss. Myosin Superfamily. [2]
  27. Delbac, F.; Sänger, A; Neuhaus, EM; Stratmann, R; Ajioka, JW; Toursel, C; Herm-Götz, A; Tomavo, S et al. (2001). "Toxoplasma gondii myosins B/C: one gene, two tails, two localizations, and a role in parasite division". The Journal of Cell Biology 155 (4): 613–23. DOI:10.1083/jcb.200012116. PMC 2198869. PMID 11706051. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=2198869.
  28. Hettmann, Christine; Herm, Angelika; Geiter, Ariane; Frank, Bernd; Schwarz, Eva; Soldati, Thierry; Soldati, Dominique (2000). "A Dibasic Motif in the Tail of a Class XIV Apicomplexan Myosin Is an Essential Determinant of Plasma Membrane Localization". Molecular Biology of the Cell 11 (4): 1385–400. PMC 14854. PMID 10749937. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=14854.
  29. 29,0 29,1 Winkelman, L (1976). "Comparative studies of paramyosins". Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology 55 (3): 391–7. DOI:10.1016/0305-0491(76)90310-2.
  30. Twarog, B. M. (1976). "Aspects of smooth muscle function in molluscan catch muscle". Physiological reviews 56 (4): 829–38. PMID 185635.

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Commons
Commons ten máis contidos multimedia na categoría: Miosina

Outros artigos[editar | editar a fonte]

Outras lecturas[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]