Actin

Actin er et strukturelt protein som finnes i alle eukaryote celler. Det deltar i strukturen til cytoskelettet og musklene.

Hva er aktin

Actin er et evolusjonært veldig gammelt proteinmolekyl. Som et strukturelt protein er det inneholdt i cytoplasmaet til hver eukaryotisk celle og i sarkomeren av alle muskelfibre.

Sammen med mikrotubuli og mellomfilamenter danner det cytoskjelettet til hver celle i form av aktinfilamenter. Det er i fellesskap ansvarlig for dannelsen av cellestrukturen og bevegelsen av molekyler og celleorganeller i cellen. Det samme gjelder samholdet av cellene via trange veikryss eller vedheftede kryss. I muskelfibrene skaper actin, sammen med proteinene myosin, troponin og tropomyosin, muskelsammentrekningene.

Actin kan deles inn i de tre funksjonelle enhetene alpha-actin, beta-actin og gamma-actin. Alfa-aktin er den strukturelle komponenten i muskelfibre, mens beta og gamma-aktin hovedsakelig finnes i cytoplasmaet til celler. Actin er et veldig konservert protein, som forekommer i encellede eukaryote celler med svært små avvik i aminosyresekvensen. Hos mennesker består 10 prosent av alle proteinmolekyler i muskelceller av aktin. Alle andre celler inneholder fortsatt 1 til 5 prosent av dette molekylet i cytoplasmaet.

Funksjon, effekt og oppgaver

Actin utfører viktige funksjoner i celler og muskelfibre. I cytoplasma av cellen, som en del av cytoskjelettet, danner det et tett, tredimensjonalt nettverk som holder de cellulære strukturer sammen.

På visse punkter i nettverket styrker strukturene seg og danner membranutbuelser som mikrovilli, synapser eller pseudopodia. Adherens Junctions og Tight Junctions er tilgjengelige for cellekontaktene. Samlet bidrar aktin til stabiliteten og formen til celler og vev. I tillegg til stabilitet, garanterer actin også transportprosessene i cellen. Det binder viktige strukturelt relaterte transmembranproteiner slik at de forblir i umiddelbar nærhet. Ved hjelp av myosiner (motoriske proteiner) utfører aktinfibrene også transport over korte avstander.

For eksempel kan vesiklene transporteres til membranen. Lengre strekk overtas av mikrotubulene ved hjelp av motorproteinene kinesin og dynein. Actin sikrer også cellemobilitet. Celler må kunne migrere i kroppen ved mange anledninger. Dette gjelder særlig immunreaksjoner eller sårheling, så vel som generelle bevegelser eller endringer i cellens form. Bevegelsene kan være basert på to forskjellige prosesser. På den ene siden kan bevegelsen utløses av en rettet polymerisasjonsreaksjon og på den andre siden via actin-myosin-interaksjonen.

I actin-myosin-interaksjonen er aktinfibrene bygd opp som fibrilbunter som fungerer som trekktau ved hjelp av myosin. Aktinfilamenter kan forårsake celleutvekster i form av pseudopodia (filopodia og lamellipodia). I tillegg til de forskjellige funksjonene i cellen, er aktin selvfølgelig ansvarlig for muskelkontraksjon av både skjelettmusklene og de glatte musklene. Disse bevegelsene er også basert på actin-myosin-interaksjonen. For å sikre dette er mange aktinfilamenter knyttet til andre proteiner på en veldig ryddig måte.

Utdanning, forekomst, egenskaper og optimale verdier

Som allerede nevnt finnes actin i alle eukaryote organismer og celler. Det er en iboende del av cytoplasmaet og sikrer stabiliteten til cellene, forankring av strukturelt relaterte proteiner, kortdistansetransport av vesikler til cellemembranen og cellemotilitet. Uten aktin ville ikke cellen kunne overleve. Det er seks forskjellige aktinvarianter, som er delt inn i tre alfa-varianter, en beta-variant og to gamma-varianter.

Alfa-aktinene er involvert i utvikling og sammentrekning av musklene. Beta-aktin og gamma-1-aktin er av stor betydning for cytoskjelettet i cytoplasmaet. Gamma-2-actin er på sin side ansvarlig for de glatte musklene og tarmmusklene. Under syntesen dannes opprinnelig monomer globulær aktin, som også er kjent som G-aktin. De individuelle monomere proteinmolekylene polymeriserer på sin side for å danne et filamentært F-aktin.

Under polymerisasjonsprosessen kombineres flere sfæriske monomerer for å danne et langt, trådlignende F-aktin. Både konstruksjon og sammenbrudd av kjedene er veldig dynamiske. På denne måten kan aktinrammen raskt tilpasses dagens krav. I tillegg sikrer denne prosessen også cellebevegelser. Disse reaksjonene kan hemmes av såkalte cytoskeletale hemmere. Med disse stoffene blir enten polymerisasjoner eller depolymerisasjoner hemmet. De er av medisinsk betydning som legemidler i forbindelse med cellegift.

Sykdommer og lidelser

Siden aktin er en viktig komponent i alle celler, fører mange strukturelle forandringer forårsaket av mutasjoner til død av organismen. Mutasjoner i gener for alfaaktiner kan forårsake muskelsykdommer. Dette gjelder spesielt for alfa-1-aktin.

På grunn av det faktum at alfa-2-aktin er ansvarlig for aortamuskulaturen, kan en familiell thorax aortaaneurisme oppstå hvis ACTA2-genet er mutert. ACTA2-genet koder for alfa-2-aktin. En mutasjon i ACTC1-genet for hjerte-alfa-aktin forårsaker utvidet kardiomyopati. Videre kan en mutasjon av ACTB som et gen for cytoplasmatisk beta-aktin forårsake storcelle og diffus B-celle lymfom. Noen autoimmune sykdommer kan ha forhøyede nivåer av aktinantistoffer.

Dette gjelder spesielt autoimmun leverbetennelse. Det er et kronisk forløp av hepatitt, som fører til levercirrhose på lang sikt. Her finnes et antistoff mot glatt muskelaktin. Når det gjelder differensialdiagnose, er ikke autoimmun hepatitt så lett å skille fra kronisk viral hepatitt. Fordi ved kronisk viral hepatitt, kan antistoffer mot aktin også stimuleres i mindre grad.