Kinesins

Kinesins attēlo noteiktu motoro olbaltumvielu kompleksu eikariotu šūnās. Papildus citiem motoriem proteīniem, piemēram, dyneīnam vai miozīnam un citiem strukturāliem proteīniem, tas ir iesaistīts arī citoskeleta veidošanā. To lieto makromolekulu, pūslīšu un šūnu organellu pārvadāšanai no citoplazmas vai kodola uz šūnu membrānu.

Kas ir kinezīns?

Kinezīni ir motoro olbaltumvielu grupa ar līdzīgām īpašībām un funkcijām. Tie sastāv no divām smagām un divām vieglām olbaltumvielu ķēdēm.Galvas reģions, kakla un astes daļa molekulā atrodas uz smagajām olbaltumvielu ķēdēm.

Gaismas olbaltumvielu ķēdes piestiprinās pie astes. Kinezīns tiek izmantots šūnu organellu, pūslīšu un biomolekulu pārvadāšanai pa mikrotubulēm. Mikrotubulas attēlo sliežu sistēmu, ko veido olbaltumvielu tubulīns, kas vienmēr aug no šūnas kodola uz šūnas membrānu. Augošo mikrotubulu galu sauc par tā saukto plus galu. Tas nozīmē, ka kinezīns transportē bioloģiskās vielas un šūnu organellus tikai plusa gala virzienā (transportēšana anterogrā).

Transportēšanu mīnus gala virzienā (transports retrogrādā veidā) izraisa citu motoro olbaltumvielu komplekss - dyneīns. Kinezīns ir dimēra formā. Kā daļa no olbaltumvielu kvartāra struktūras, divas smagās un divas vieglās ķēdes veido olbaltumvielu kompleksu, kam nav kovalento saišu starp atsevišķām olbaltumvielu ķēdēm. Kinesīnam ir divi motorie domēni (galvas domēni), kas ir atbildīgi par pārvietošanos pa mikrotubuliem.

Funkcija, efekts un uzdevumi

Kinēzīna galvenais uzdevums ir transportēt šūnu komponentus un molekulas no šūnas iekšpuses uz šūnas membrānu. Cita starpā no šūnas tiek noņemti sadalīti šūnu komponenti, tiek izdalīti fermenti, izdalīti hormoni, membrānas olbaltumvielas tiek vestas no sintēzes vietas uz membrānu un vēl daudz vairāk.

Signālvielas saziņai starp šūnām tiek nogādātas arī ārpusšūnu apgabalā. Piemēram, neironos neirotransmiteri tiek transportēti pūslīšos no šūnas kodola aksonu un sinapses virzienā. No turienes signāli ar neirotransmiteru palīdzību tiek nodoti citām nervu šūnām. Vezikulās, šūnu organellās vai biomolekulās ar savienojošajiem proteīniem saistās kinezīni. Ar divu motoru domēnu (galvu) palīdzību kinezīna komplekss iet gar mikrotubulu. Vienas galvas saistīšana tiek atkārtoti pārtraukta ar enerģijas pārnešanu, sadalot ATP līdz ADP, bet citas kinezīna galvas saistīšana sākotnēji tiek saglabāta.

Atdalītais galvas reģions tomēr tūlīt atkal saistās ar citu mikrotubulu saistošo vietu plus gala virzienā, un tajā pašā laikā cits galvas domēns izšķīst, sadalot ATP. ATP šķelšanās ADP pie kinezīna saistošās vietas mikrotubulos noved pie visa kinezīna kompleksa konformācijas izmaiņām, kas izraisa tā kustību. Šo procesu atkārto, līdz kinezīna komplekss ir sasniedzis šūnas membrānu. Galapunktā pārvadājamās šūnu organellas vai molekulas tiek sadalītas no kinezīna kompleksa.

Izglītība, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības

Kinezīns ir atrodams visās eikariotu šūnās. Ir dažādi kinezīna proteīni. Tomēr šis olbaltumvielu komplekss nav mainījies eukariotisko organismu cilts vēsturē funkcionāli svarīgajā galvas reģionā. Tā darbība vienšūnu eikariotos, piemēram, amēbā, ir tieši tāda pati kā daudzšūnu organismos dzīvnieku un augu valstībā. Kinezīns pārvadā šūnu organellus un molekulas uz šūnu membrānu. Kinezīna un mikrotubulu mijiedarbība ir arī universāla parādība.

Olbaltumvielu kompleksa astes daļā rodas nelielas ģenētiskas izmaiņas. Šis laukums reaģē uz mainīgajām sastāvdaļām, kuras iepriekš jāpārvadā un, protams, jāsaista ar kinezīnu. Kinēzīni nav saistīti ar dyneīniem, kas organizē molekulu un molekulāro kompleksu transportēšanu no šūnas membrānas uz šūnas kodolu. Tomēr pastāv saistība ar miozīnu, kas ar aktīna palīdzību ir atbildīgs par muskuļu kustību un šūnā - līdz nelielu kustību veidu dēļ - šūnu organelliem nelielos transporta maršrutos.

Slimības un traucējumi

Kinezīna kompleksa mutācijas var izraisīt traucējumus intracelulārā transportā. Šo traucējumu kontekstā ir zināms neiroloģisko slimību komplekss, ko dēvē par iedzimtu spastisku parapleģiju (HSP).

Pastāv vairāk nekā 50 dažādu veidu šī stāvokļa, un tie visi ir ģenētiski. Spastiskā mugurkaula paralīze SPG 10 tika pārbaudīta sīkāk. Šīs slimības gadījumā mutācija noved pie nepareiza kinezīna kompleksa, ko sauc par KIF5A, veidošanās. Dažas aktīvās sastāvdaļas un šūnu organelles tiek transportētas nepareizi un vairs nesasniedz darbības vietu. Šīs ir īpaši aktīvās vielas, kas nepieciešamas neironu aksonos. Atbilstošie neironi deģenerējas un vairs nespēj pareizi pārraidīt kustības impulsus.

Šie traucējumi ietekmē kāju motoriku. Tas noved pie pieaugošas spastiskas kāju paralīzes. Slimības progresējošās stadijās skartais pacients ir atkarīgs no braucamkrēsla. Tomēr spastiskā paraplēģija ir vairāku slimību grupa ar līdzīgiem simptomiem. To pamatā ir dažādas mutācijas. Ir zināmas 48 dažādas HSP gēnu atrašanās vietas. Papildus kāju motoriku ierobežošanai atkarībā no slimības var rasties arī citi neiroloģiski simptomi.

Tiek uzskatīts, ka citas neirodeģeneratīvas slimības izraisa arī transporta traucējumi šūnā. Tomēr, lai izpētītu precīzas attiecības, ir nepieciešami turpmāki izmeklējumi. Līdz šim pieaug izpratne par to, ka, ja ir traucēta kinezīna funkcija, jo īpaši ir traucētas nervu šūnas. Cik lielā mērā tiek ietekmētas citas ķermeņa šūnas, joprojām nav pietiekamu zināšanu.