Studie zeigt, die atomare Struktur von Schlüsselmuskelkomponente

Aktin ist das häufigste Protein im Körper , und wenn man genauer auf ihre wichtige Rolle im Leben suchen , ist es einfach zu sehen, warum . Es ist die Grundlage der meisten Bewegung in den Körper, und alle Zellen und Komponenten in ihnen haben die Fähigkeit sich zu bewegen : Muskel Auftraggeber , Herzschlag , Blutgerinnung, und Nervenzellen kommunizieren , neben vielen anderen Funktionen . Und kann eine Bewegung schädlich drehen, wenn Krebszellen zu brechen weg von Tumoren mit einer Filiale in entfernte Gewebe zu setzen.


Dies ist eine Darstellung der Atomstruktur Tropomodulin am Minus- Ende der Aktin-Filament im Muskel Sarkomeren . Tropomodulin in Wechselwirkung mit den ersten drei Aktin Einheiten des Filaments. Die Regionen Tropomodulin das mit Actin in Wechselwirkung sind magenta , und die drei Untereinheiten Aktin an dieser Wechselwirkung beteiligt sind, durch zwei Blautönen dargestellt und Purpur für die wechselwirkenden Oberfläche der dritten Untereinheit. Andere Untereinheiten des Filaments sind grau . Die Aktin-Filament hat auch zwei Tropomyosin gewickelten Spulen , die symmetrisch auf jeder Seite ( orange) gebunden. Auf der Minus-Ende wechselwirkt Tropomodulin auch mit den Tropomyosin Coiled-Coils , und die für diese Interaktion verantwortlich Region ist grün gefärbt .
Bildnachweis: Yadaiah Madasu , Ph.D., Perelman School of Medicine an der University of Pennsylvania , Wissenschaft

Zusätzlich zu der wachsenden grundlegendes Verständnis der Maschinerie der Muskelzellen, eine Gruppe von Biophysikern vom Perelman School of Medicine an der University of Pennsylvania beschreiben in der Zeitschrift Science - bis ins kleinste Detail - wie Aktinfilamente sind an einem ihrer Enden zu bilden, stabilisiert eine grundlegende Muskelstruktur genannt Sarkomer .

Mit Hilfe von vielen anderen Proteinen , Actin -Moleküle zu polymerisieren , um Filamente , die zu Strukturen aus vielen verschiedenen Formen geben zu bilden. Die Aktinfilamente eine Polarität , mit einer Plus- und Minus- Ende , was ihre natürliche Tendenz, gewinnen oder verlieren Untereinheiten , wenn sie nicht stabilisiert.

Aktin ist eines der beiden Hauptproteine ​​(zusammen mit Myosin ), die das Sarkomer zu bilden - die kontraktilen Strukturen von Herz-, Skelett- und glatten Muskelzellen. In Sarkomeren sind Aktinfilamente an beiden Enden durch Verkappen Proteine ​​stabilisiert. Am Minus-Ende des Fadens wird die universelle Capping Protein Tropomodulin .

" Während die Existenz dieses Proteins ist seit fast 30 Jahren bekannt ist, noch wussten wir nicht, wie es tatsächlich funktioniert ", sagt Senior-Autor Roberto Dominguez, PhD, Professor für Physiologie . Sein Labor ist auf die Entschlüsselung der grundlegenden Mechanismen von Proteinen für die Bewegung verantwortlich gewidmet , und wie diese Komponenten zusammenpassen, auf atomarer Ebene .

"Wir beschreiben, wie Tropomodulin interagiert mit dem langsam wachsenden Ende der Aktinfilamente ", sagt Co-Autor Yadaiah Madasu , PhD, Postdoc im Labor Dominguez . " Aus klinischer Sicht wissen wir, dass Mutationen in Tropomodulin kann eine Ansammlung von unregelmäßigen Aktinfilamentbündeln , die Nemalin Myopathie oder andere Skelettmuskelerkrankungendurch verzögerte motorische Entwicklung und Muskelschwäche typisiert beitragen auslösen . "

"Der Mangel an Strukturinformationen für das Minus Ende des Aktin-Filament unser Verständnis, wie Tropomodulin Kappen Aktin stark eingeschränkt ", sagt Dominguez . Das Team beschriebenen atomaren Kristallstrukturen Tropomodulin Komplexe mit Aktin . Die Strukturen und die biochemische Analyse von technischen Tropomodulin Varianten zeigen, wie man Tropomodulin Molekül windet sich um das Minus- Ende einer Aktin-Filament , wodurch hochspezifischen Interaktionen mit drei Actin -Untereinheiten und zwei Tropomyosin Moleküle ( ein anderes Protein charakteristisch Muskel Sarkomeren ) an jedem Ende des Aktin Filament . Die detaillierte Bild, das sich aus dieser Studie wird dazu beitragen, Aufschluss darüber, wie Mutationen in Tropomodulin , Aktin und tropomysin können Herzerkrankungen verursachen.

Das Team untersucht nun eine andere Muskelprotein namens leiomodin . Es wurde in jüngster Zeit entdeckt und ähnelt Tropomodulin , wird eine völlig andere Funktion haben , indem sie an der Entwicklung und Reparatur von Muskel Sarkomeren aber .