Кинезин

Кинезин представлява комплекс от определени моторни протеини в еукариотните клетки.В допълнение към други двигателни протеини като динин или миозин и други структурни протеини той участва в изграждането на цитоскелета. Използва се за транспортиране на макромолекули, везикули и клетъчни органели от цитоплазмата или ядрото до клетъчната мембрана.

Какво е кинезин?

Кинезините са група моторни протеини със сходни свойства и функции. Те се състоят от две тежки и две леки протеинови вериги.Областта на главата, шията и опашката на молекулата са разположени върху тежките протеинови вериги.

Леките протеинови вериги се прикрепят към опашката. Кинезин се използва за транспортиране на клетъчни органели, везикули и биомолекули по микротубули. Микротубулите представляват железопътна система, изградена от протеиновия тубулин, който винаги расте от клетъчното ядро ​​към клетъчната мембрана. Нарастващият край на микротубулата се нарича така нареченият плюс край. Това означава, че кинезин транспортира биологичните вещества и клетъчните органели само в посока на плюсовия край (антерограден транспорт).

Транспортът в посока на минус края (ретрограден транспорт) се причинява от комплекс от други моторни протеини, дининът. Кинезин е под формата на димер. Като част от кватернерната структура на протеина, двете тежки и две леки вериги образуват протеинов комплекс, който няма ковалентни връзки между отделните протеинови вериги. Kinesin има два двигателни домена (head domene), които са отговорни за движението по микротрубовете.

Функция, ефект и задачи

Основната задача на кинезина е да транспортира клетъчни компоненти и молекули от вътрешността на клетката до клетъчната мембрана. Наред с други неща, разградените клетъчни компоненти се отстраняват от клетката, ензимите се секретират, хормоните се освобождават, мембранните протеини се пренасят от мястото на синтеза в мембраната и много други.

Сигналните вещества за комуникация между клетките също се транспортират в извънклетъчната зона. Например в невроните невротрансмитерите се транспортират във везикулите от клетъчното ядро ​​по посока на аксоните и синапсите. Оттам сигналите се предават на други нервни клетки с помощта на невротрансмитери. Везикулите, клетъчните органели или биомолекулите се свързват с кинезините чрез свързващи протеини. С помощта на двата моторни домена (глави) кинезиновият комплекс протича по микротубулата. Свързването на едната глава многократно се нарушава с пренос на енергия чрез разделяне на ATP към ADP, докато свързването на другата кинезинова глава първоначално се запазва.

Отделената глава на главата обаче веднага се свързва отново към друго свързващо място на микротрубовете по посока на плюсовия край и в същото време другият домейн на главата се разтваря, докато разделя ATP. Разцепването на ATP към ADP на мястото на свързване на кинезин на микротрубовете води до промяна в конформацията на целия кинезинов комплекс, което задейства неговото движение. Този процес се повтаря, докато кинезиновият комплекс достигне клетъчната мембрана. В дестинацията клетъчните органели или молекули, които ще бъдат транспортирани, се отделят от кинезиновия комплекс.

Образование, възникване, свойства и оптимални стойности

Кинезин се намира във всички еукариотни клетки. Има най-различни кинезинови протеини. Този протеинов комплекс обаче почти не се е променил в племенната история на еукариотните организми във функционално важния регион на главата. Неговата функция в едноклетъчните еукариоти като амебата е абсолютно същата като в многоклетъчните организми на животинското и растителното царство. Кинезин транспортира клетъчните органели и молекули към клетъчната мембрана. Взаимодействието на кинезин и микротубули също е универсално явление.

Незначителни генетични промени настъпват в опашната част на протеиновия комплекс. Тази зона реагира на променящите се компоненти, които трябва предварително да бъдат транспортирани и естествено свързани с кинезин. Кинезините не са свързани с динеините, които организират транспорта на молекули и молекулни комплекси от клетъчната мембрана към клетъчното ядро. Съществуват обаче взаимоотношения с миозина, който с помощта на актина е отговорен за движението на мускулите и в рамките на клетката за малки транспортни пътища на клетъчните органели поради подобни модели на движение.

Болести и разстройства

Мутациите в кинезиновия комплекс могат да доведат до нарушаване на вътреклетъчния транспорт. В контекста на тези разстройства е известен комплекс от неврологични заболявания, които се наричат ​​наследствена спастична параплегия (HSP).

Има над 50 различни вида на това състояние, всички от които са генетични. Спастичната спинална парализа SPG 10 беше изследвана по-подробно. При това заболяване мутация води до неправилно производство на кинезинов комплекс, наречен KIF5A. Някои активни съставки и клетъчните органели се транспортират неправилно и вече не достигат до мястото на действие. Това са особено активни вещества, които се изискват в аксоните на невроните. Съответните неврони се израждат и вече не могат правилно да предават импулси за движение.

Това разстройство засяга двигателните умения на краката. Това води до увеличаване на спастична парализа на краката. В напредналите стадии на заболяването засегнатият пациент е зависим от инвалидна количка. Спастичната параплегия обаче е група от няколко заболявания със сходни симптоми. Те се основават на различни мутации. Известни са 48 различни локални гена на HSP. В допълнение към ограничаването на двигателните умения на краката, могат да се появят и други неврологични симптоми в зависимост от заболяването.

Смята се, че други невродегенеративни заболявания също са причинени от транспортни нарушения в клетката. Необходими са обаче допълнителни разследвания, за да се проучат точните връзки. Засега нараства информираността, че по-специално нервните клетки са нарушени, когато кинезиновата функция е нарушена. Доколко други клетки на тялото са повлияни, все още няма достатъчно познания.