Erinevus lehekülje "Aktiinifilamendid" redaktsioonide vahel

resümee puudub
P (vikinda mall)
 
{{vikinda}}
'''Aktiini filamendid''' (ehk mikrofilamendid) on eukarüootsete rakkude tsütoskeletis leiduvad aktiinist koosnevad kõige peenemad filamendid. Nad on oma funktsioonilt äärmiselt mitmekülgsed, võttes osa raku liikumisest ja kuju muutmisest.
 
[[Pilt:Actin with ADP highlighted.png|pisi|G-aktiin]]
[[Pilt:Actin filament atomic model.png|pisi|F-aktiin]]
==Aktiin==
Globulaarne valk molekulmassiga 41.8 kDa, mida on [[eukarüootne rakk|eukarüootsetes rakkudes]] kõige rohkem, tema hulk rakus vôib olla kuni 5% kogu valgu hulgast. Aktiini primaarjärjestus erineb väga vähe [[fülogenees|fülogeneetiliselt]] kaugetel liikidel(konservatiivne valk), [[in vitro]] katsetes on eri liikidelt eraldatud aktiin üksteisega funktsionaalselt asendatav.
Aktiin esineb rakkudes 2 vormis: G-aktiin ehk globulaarne aktiin, mis polümeriseerumisel annab F-aktiini ehk filamentaarse aktiini. Tavaliselt on kuni 50% raku kogu aktiinist G-vormis. Üleminek G-vormist F-i ja vastupidi (see tähendab aktiini filamentide moodustumine ja nende depolümeriseerumine) toimub siis, kui seda on vaja, tänu millele on see rangelt kontrollitud. F-aktiini moodustumine algab rakus pärast vastavat signaali ja see vôib toimuda väga kiiresti, minutite jooksul. Signaaliks vôib olla mingi [[induktoraine]], mis pôhjustab raku [[diferentseerumine|diferentseerumist]], [[kemotaktiline]] signaal, kokkupuude [[substraat|substraadiga]] jne.
 
==Struktuurne polaarsus==
Filamendi kasv toimub eelistatult ühest otsast, mida nimetatakse (+) otsaks. See on vôimalik seetôttu, et monomeeri konformatsioon muutub pärast lülitumist F-aktiini koosseisu, võimaldades järgmise monomeeri lülitumist soodustatult. Monomeeri lülitumine (-)otsa toimub tunduvalt väiksema tõenäosusega. See annab rakule vôimaluse määrata filamendi kasvu suunda, eeldades et (+)ots on rakus orienteeritud vajalikus suunas.
 
==Aktiiniga seotud valgud==
Aktiini filamendid moodustavad rakus väga erinevaid struktuure. Nad võivad moodustada suhteliselt jäiku ja püsivaid väljasopistusi rakkudest või ka ajutisi dünaamilisi struktuure. Kõikidel juhtudel on aktiini filamentide põhimõtteline ehitus sama. Erinevused on aga tingitud valkudest, millega aktiini filamendid on seotud.
Enamikul loomsetel rakkudel on aktiini filamente kõige rohkem [[plasmamembraan|plasmamembraani]] vahetus läheduses, selle all, moodustades seal tiheda võrgustiku. Seda piirkonda tsütoplasmast nimetatakse [[raku korteks|raku korteksiks]]iks (cell cortex) vôi ka [[kortikaalne tsütoplasma|kortikaalseks tsütoplasmaks]]. See annab rakupinnale teatud mehaanilised omadused, millega on võimalik säilitada vôi muuta kuju. Kortikaalse tsütoplasma paksus varieerub eri rakutüüpidel. [[erütrotsüüt|Erütrotsüütides]] on kortikaalsed aktiini filamendid seotud rakumembraanile valkude [[spektriin]] ja [[anküriin]] vahendusel. Neile sarnaseid valke leidub enamikus selgroogsete loomade rakkude kortikaalses tsütoplasmas.
Kortikaalsed aktiini filamendid võivad omakorda olla organiseeritud väga erineval moel. Nad võivad olla:
*paralleelsete kimpudena, mis moodustavad raku [[mikrohatud|mikrohattusid]] ja [[filopood|filopoode]]. Seal on aktiini filamendid orienteeritud sama polaarsusega ja paiknevad tihedalt üksteise lähedal, (10-20 nm) kimpudena. Aktiini filamente seovad kimpudeks valgud [[fimbriin]], [[villiin]]] ja [[a-aktiniin]].
*kontraktiilsete struktuuridena, näiteks [[stressi fiibrid|stressi fiibrites]] ja [[aktiini rõngas]]. Stressi fiibrid on iseloomulikud rakkudele, mis kinnituvad [[substraat|substraadile]]. Kui rakk tuleb substraadilt lahti (näiteks siis, kui algab [[mitoos]]), siis stressi fiibrid kaovad. Aktiini rõngas on ajutine kontraktiilne struktuur, mis moodustub [[tsütokinees|tsütokineesi]]i ajal. Seal on aktiini filamendid orienteeritud antiparalleelselt ja nendega on seotud mootorvalk [[müosiin]].
*geelitaolise võrgustikuna, kus aktiini filamendid on omavahel paljudest kohtadest seotud teatud valkudega. Tuntuim valk, mis tekitab ühendusi üksteisega ristuvate aktiini filamentide vahele, põhjustades sellega kolmemõõtmelise võrgustiku tekke, on [[filamiin]].
 
===Mikrohatud===
Hulkraksete organismide rakkude sõrmekujulised väljakasvud. Moodustise teljeks on membraaniga valkude vahendusel ([[müosiin]] I) seotud 20-30-st aktiini filamentidist koosnev kimp. Aktiini filamente seovad omavahel samuti valgud (fimbriin ja villiin). Filamendid on orienteeritud (+) otsaga hatu tipu suunas. Mikrohatud moodustuvad vedela keskkonnaga piirnevatel rakkudel ja katavad näiteks soole [[epiteelrakk|epiteelirakke]]. Pikkus 0.5-10 µm, diameeter 100 nm. Igal rakul võib esineda tuhandeid hattusid. Funktsiooniks on toitainete transport. Väljakasvud suurendavad oluliselt soole pinda.
 
===Aktiini rõngas===
[[Tsütoplasma]] jagunemine [[tsütokinees|tsütokineesi]]i käigus toimub kontraktiilse aktiini rõnga abil, mis koosneb peamiselt aktiini filamentidest. Kontraktiilset rõngast moodustavad aktiini filamendid kinnituvad plasmamembraanile teatud valkude vahendusel. Kontraktiilne rõngas moodustub [[anafaas|anafaasi]]i alguses. Vajalik jõud plasmamembraani sissenöördumiseks tekib [[aktiin|aktiini]] ja [[müosiin|müosiini]] interaktsioonil.
 
==Aktiini polümeriseerumise regulatsioon==
Rakkudes esinevad mitmesugused valgud, mis seostuvad aktiiniga ja soodustavad või pärsivad aktiini polümeriseerumist. Arvestades, et Kk (kriitiline kontsentratsioon) G-aktiini jaoks on 0.1 µM, aktiini kontsentratsioon tsütosoolis 0.5 mM, peaks rakkudes tavaliselt esineva soolade kontsentratsiooni juures kogu aktiin olema polümeriseerunud, tegelikkuses on aga ~40% polümeriseerumata. Vaba aktiini kontsentratsioon in vivo on väga kõrge ~50-200 µM. Selle põhjuseks on valk [[tümosiin]] (MW 5000, 0.55 mM), mis seostub ATP G-aktiiniga ja takistab monomeeride polümeriseerumist. Et polümeriseerumine muutuks teatud tingimustes võimalikuks, esineb rakkudes täiendav aktiiniga seostuv valk [[profiliin]] (15 000 MW), mis on seotud monomeeride (+) otsa külge. Profiliiniga seotud monomeer seostub kergesti aktiini filamendi (+) otsale ja pärast seostumist profiliini molekul eraldub. Profiliini kontsentratsioon rakkudes võib tõusta näiteks väljast saabuva signaali toimel. Signaal vabastab profiliini seosest rakumembraani fosfolipiididega.
 
*soodustab monomeeride seostumist F-aktiini (+) otsaga, ise seostudes monomeeri ATP sidumiskohast kaugema piirkonnaga, nii et ATP siduv vagumus saab seostuda F-aktiini (+) otsaga.
*seostub ka membraanis esinevate signaali ülekande ahelate ühenditega nagu [[fosfolipiid]] fosfoinositool-4,5-difosfaat (PIP2). Signaali tekkimise korral vabaneb profiliin seosest PIP2-ga ja võib kiirendada aktiini polümeriseerumist.
*Profiliin on aktiiniga seostuvatest valkudest ainuke, mis soodustab aktiiniga seostunud [[nukleotiid|nukleotiidi]] vahetust, näiteks ADP &rarr ATP.
 
[[tsütosool|Tsütosoolis]] esinevad aktiini filamentidega seostuvad valgud, mis määravad F-aktiini pikkuse lagundades teda väiksemateks fragmentideks. Sellised lahutavad valgud jäävad ise seotuks F-aktiini (+) otsaga ja seetõttu monomeeride seostumist ei toimu. Ahel laguneb kiiresti (-) otsast, [[treadmilling]]’u kiirus kasvab. Seda tüüpi valkudest on tuntud [[gelsoliin]] ja [[kofiliin]]. Kofiliin seostub ka monomeeridega, takistades nende polümeriseerumist. Gelsoliin on aktiveeritav kaltsiumi kontsentratsiooni kasvades. Selline aktiini filamentide lagunemine ei ole oluline mitte ainult rakkude ja tsütoplasma liikumiseks vaid ka näiteks [[tsütokinees|tsütokineesi]] jaoks. Kui filamendid on lagunenud väiksemateks juppideks, muutuvad ka tsütosooli omadused, näiteks [[viskoossus]] väheneb.
Gelsoliinist on tingitud näiteks muutused [[trombotsüüdid|trombotsüütide]] struktuuris ja vere hüübumine.
Aktiini filamendid stabiliseeritakse mitmete valkude poolt. Tuntud on [[CapZ]] valk, mis seostub (+) otsaga ja takistab uute monomeeride liitumist ja vanade eemaldumist. [[Tropomoduliin]] seostub filamentide (-) otstega. Mõlemast otsast blokeeritud filament on stabiilne. Sellised filamendid eksisteerivad stabiilse tsütoskeletiga piirkondades nagu näiteks lihaste [[sarkomeer|sarkomeerid]], [[vibur|viburid]] ja [[ripse|ripsmed]] ja [[erütrotsüüdid|erütrotsüütide]] membraan. Vahelduvat polümeriseerumist/depolümeriseerumist nõudvates struktuurides eemaldatakse CapZ valk näiteks PIP2 mõjul, mis vabaneb membraanidest teatud välissignaalide toimel.
 
===Treadmilling===
Kui G-aktiini kontsentratsioon langeb teatud kriitilise piirini, nii et polümerisatsioon (+)otsast saab võrdseks monomeeride eraldumisega (-)otsast, siis filamendi netopikkus küll ei muutu, muutub aga iga üksiku monomeeri asend filamendis. [[Treadmilling]] võib olla üks mehanism, mille abil genereeritakse rakus liikumine.
 
==Aktiini polümerisatsiooniastet mõjutavad valgud==
*Aktiini monomeeride polümeriseerumist kontrollivad valgud
**[[profiliin]] (seostub monomeeri (+) otsaga ja võimaldab vagumusse seotud ATP vahetust) ja kiirendab polümeriseerumist.
**[[CapZ]] seostub (+) otsaga, [[tropomoduliin]] (–) otsaga. Olulised valgud kui on vajalik säilitada kindla pikkusega filamendid, näit erütrotsüütide membraanides.
 
===Aktiini polümeriseerumise 3 etappi===
*lag faasi vältel (polümeriseerumistsentri teke) G-aktiin polümeriseerub lühikesteks ebastabiilseteks oligomeerideks. Kui [[oligomeer|oligomeerid]] saavutavad teatud suuruse (3-4 monomeeri), muutuvad nad stabiilseteks tsentriteks järgmisele faasile.
*kiire monomeeride lisandumine mõlemasse otsa (ahela pikenemine) ja F-aktiini filamentide teke.
*statsionaarne faas (tasakaal polümeriseerumise ja depolümeriseerumise vahel) – filamentide pikkus on konstantne.
 
==Kasutatud kirjandus==
*Rakubioloogia I. Tsütoskelett.ppt. Evi Padu
*Rakubioloogia II. Mikrofilamendid.doc. Sulev Ingerpuu
29

muudatust