МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ДИНАМИКИ АКТИНОВЫХ СТРУКТУР КЛЕТКИ
Хайтлина С. Ю.
Институт цитологии РАН, 194064 С.-Петербург
Актины, выделенные из
стабильных и динамичных сократительных систем, различаются по
способности к полимеризации. Немышечные b-
и g-изоформы
отличаются от a-актина
скелетных мышц меньшей скоростью полимеризации, если они содержат
Са2+ в качестве прочно связанного катиона; более высокой
критической концентрацией полимеризации при понижении температуры
и (или) ионной силы полимеризующего раствора или при расщеплении
полипептидной цепи в субдомене 2; более быстрой деполимеризацией
в присутствии ДНКазы I. Эти данные свидетельствуют о меньшей стабильности
полимеров, образованных b-
и g-изоформами
актина, по сравнению с полимерами a-актина.
Более высокая стабильность нитей a-F-актина
скелетных мышц коррелирует с более закрытым положением щели между
доменами в субъединцах этого актина по сравнению с положением
щели в b-
актине. Различия между изоактинами практически исчезают при замещении
прочно связанного в щели между доменами Са2+ на Mg2+ -
по-видимому, в результате сужения щели за счет поворота субдоменов
2 и 4. В условиях, снижающих способность актина к полимеризации
(присутствие АДФ вместо АТФ в качестве прочно связанного нуклеотида,
снижение температуры, расщепление пептидной связи в ДНКазной петле
и т.п.), щель между доменами является более открытой. Таким образом,
структурной основой разной стабильности изоактинов могут быть
различия в конформации субдоменов 2 и 4 в субъединицах полимера,
отражающиеся на положении щели между доменами. Локальные модификации
в субдомене 2 молекулы актина могут приводить к потере способности
к полимеризации и взаимодействию с актин-связывающими белками,
а также вызывать изменения в других частях мономера, в том числе
на С-конце молекулы. Данные, полученные в настоящей работе и имеющиеся
в литературе, указывают на то, что в отдаленных от центров взаимодействия
участках аминокислотные замены могут аллостерически регулировать
способность мономеров собираться в более или менее стабильные
полимеры. Необходимое для клетки временное увеличение стабильности
актиновых микрофиламентов может быть достигнуто с помощью актин-связывающих
белков, также способных регулировать стабильность и свойства полимеров
актина аллостерически. При этом субдомен 1 молекулы актина играет
роль регуляторной части мономера, и различия в его первичной структуре,
характерные для изоформ актина, имеют функциональный (адаптивный)
смысл.