Ακτίνη

Ακτίνη είναι μια δομική πρωτεΐνη που βρίσκεται σε όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα. Συμμετέχει στη δομή του κυτταροσκελετού και των μυών.

Τι είναι η ακτίνη

Η ακτίνη είναι ένα εξελικτικά πολύ παλιό μόριο πρωτεΐνης. Ως δομική πρωτεΐνη, περιέχεται στο κυτταρόπλασμα κάθε ευκαρυωτικού κυττάρου και στο σαρκομερές όλων των μυϊκών ινών.

Μαζί με τους μικροσωληνίσκους και τα ενδιάμεσα νημάτια, σχηματίζει τον κυτταροσκελετό κάθε κυττάρου με τη μορφή νημάτων ακτίνης. Είναι από κοινού υπεύθυνη για το σχηματισμό της κυτταρικής δομής και την κίνηση μορίων και κυτταρικών οργανιδίων εντός του κυττάρου. Το ίδιο ισχύει και για τη συνοχή των κυττάρων μέσω στενών συνδέσμων ή προσκολλήσεων. Στις μυϊκές ίνες, η ακτίνη, μαζί με τις πρωτεΐνες myosin, troponin και tropomyosin, δημιουργεί τις μυϊκές συσπάσεις.

Η ακτίνη μπορεί να χωριστεί στις τρεις λειτουργικές μονάδες άλφα-ακτίνη, βήτα-ακτίνη και γάμμα-ακτίνη. Η άλφα-ακτίνη είναι το δομικό συστατικό των μυϊκών ινών, ενώ η βήτα και η γάμμα-ακτίνη βρίσκονται κυρίως στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων. Η ακτίνη είναι μια πολύ συντηρημένη πρωτεΐνη, η οποία εμφανίζεται σε μονοκύτταρα ευκαρυωτικά κύτταρα με πολύ μικρές αποκλίσεις στην αλληλουχία αμινοξέων. Στους ανθρώπους, το 10% όλων των μορίων πρωτεΐνης στα μυϊκά κύτταρα αποτελούνται από ακτίνη. Όλα τα άλλα κύτταρα εξακολουθούν να περιέχουν 1 έως 5 τοις εκατό αυτού του μορίου στο κυτταρόπλασμα.

Λειτουργία, εφέ & εργασίες

Η ακτίνη εκπληρώνει σημαντικές λειτουργίες στα κύτταρα και τις μυϊκές ίνες. Στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου, ως μέρος του κυτταροσκελετού, σχηματίζει ένα πυκνό, τρισδιάστατο δίκτυο που συγκρατεί τις κυτταρικές δομές μαζί.

Σε ορισμένα σημεία του δικτύου, οι δομές ενισχύονται για να σχηματίσουν εξογκώματα μεμβράνης, όπως μικροβίλια, συνάψεις ή ψευδοπόδια. Οι συνδέσεις Adherens και οι στενές συνδέσεις είναι διαθέσιμες για τις επαφές κυττάρων. Συνολικά, η ακτίνη συμβάλλει στη σταθερότητα και το σχήμα των κυττάρων και των ιστών. Εκτός από τη σταθερότητα, η ακτίνη διασφαλίζει επίσης τις διαδικασίες μεταφοράς εντός του κυττάρου. Δεσμεύει σημαντικές δομικά σχετιζόμενες διαμεμβρανικές πρωτεΐνες έτσι ώστε να παραμένουν σε κοντινή απόσταση. Με τη βοήθεια μυοσινών (κινητικές πρωτεΐνες), οι ίνες ακτίνης πραγματοποιούν επίσης μεταφορά σε μικρές αποστάσεις.

Για παράδειγμα, τα κυστίδια μπορούν να μεταφερθούν στη μεμβράνη. Μεγαλύτερα τεντώματα αναλαμβάνονται από τους μικροσωληνίσκους με τη βοήθεια των κινητικών πρωτεϊνών kinesin και dynein. Η ακτίνη διασφαλίζει επίσης την κινητικότητα των κυττάρων. Τα κύτταρα πρέπει να μπορούν να μεταναστεύουν μέσα στο σώμα πολλές φορές. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για ανοσολογικές αντιδράσεις ή επούλωση πληγών καθώς και για γενικές κινήσεις ή αλλαγές στο σχήμα των κυττάρων. Οι κινήσεις μπορούν να βασίζονται σε δύο διαφορετικές διαδικασίες. Από τη μία πλευρά, η κίνηση μπορεί να πυροδοτηθεί από μια κατευθυνόμενη αντίδραση πολυμερισμού και, από την άλλη πλευρά, μέσω της αλληλεπίδρασης ακτίνης-μυοσίνης.

Στην αλληλεπίδραση ακτίνης-μυοσίνης, οι ίνες ακτίνης δημιουργούνται ως δέσμες ινιδίων που λειτουργούν σαν να τραβούν σχοινιά με τη βοήθεια της μυοσίνης. Τα νήματα ακτίνης μπορούν να προκαλέσουν κυτταρική ανάπτυξη με τη μορφή ψευδοποδίας (φιλοπόδια και λαμπελιπόδια). Εκτός από τις ποικίλες λειτουργίες της εντός του κυττάρου, η ακτίνη είναι φυσικά υπεύθυνη για τη μυϊκή συστολή τόσο των σκελετικών μυών όσο και των λείων μυών. Αυτές οι κινήσεις βασίζονται επίσης στην αλληλεπίδραση ακτίνης-μυοσίνης. Για να διασφαλιστεί αυτό, πολλά νημάτια ακτίνης συνδέονται με άλλες πρωτεΐνες με πολύ ομαλό τρόπο.

Εκπαίδευση, εμφάνιση, ιδιότητες και βέλτιστες τιμές

Όπως αναφέρθηκε ήδη, η ακτίνη βρίσκεται σε όλους τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς και τα κύτταρα. Είναι ένα εγγενές μέρος του κυτταροπλάσματος και εξασφαλίζει τη σταθερότητα των κυττάρων, την αγκύρωση των δομικά σχετικών πρωτεϊνών, τη μεταφορά κυστιδίων μικρής απόστασης στην κυτταρική μεμβράνη και την κινητικότητα των κυττάρων. Χωρίς ακτίνη, το κύτταρο δεν θα μπορούσε να επιβιώσει. Υπάρχουν έξι διαφορετικές παραλλαγές ακτίνης, οι οποίες χωρίζονται σε τρεις παραλλαγές άλφα, μία παραλλαγή βήτα και δύο παραλλαγές γάμμα.

Οι άλφα ακτίνες εμπλέκονται στην ανάπτυξη και τη συστολή των μυών. Η βήτα-ακτίνη και η γάμμα-1-ακτίνη έχουν μεγάλη σημασία για τον κυτταροσκελετό στο κυτταρόπλασμα. Η γάμμα-2-ακτίνη, με τη σειρά της, είναι υπεύθυνη για τους λείους μυς και τους εντερικούς μύες. Κατά τη διάρκεια της σύνθεσης, αρχικά σχηματίζεται μονομερής σφαιρική ακτίνη, η οποία είναι επίσης γνωστή ως G-ακτίνη. Τα μεμονωμένα μόρια μονομερούς πρωτεΐνης, με τη σειρά τους, πολυμερίζονται για να σχηματίσουν μια νηματώδη F-ακτίνη.

Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας πολυμερισμού, πολλά σφαιρικά μονομερή συνδυάζονται για να σχηματίσουν μια μακρά, νήμα-όπως F-ακτίνη. Τόσο η κατασκευή όσο και η διάσπαση των αλυσίδων είναι πολύ δυναμικά. Με αυτόν τον τρόπο, το πλαίσιο ακτίνης μπορεί να προσαρμοστεί γρήγορα στις τρέχουσες απαιτήσεις. Επιπλέον, αυτή η διαδικασία διασφαλίζει επίσης τις κινήσεις των κυττάρων. Αυτές οι αντιδράσεις μπορούν να ανασταλούν από τους λεγόμενους κυτταροσκελετικούς αναστολείς. Με αυτές τις ουσίες, αναστέλλονται είτε πολυμερισμοί είτε αποπολυμερισμοί. Έχουν ιατρική σημασία ως φάρμακα στο πλαίσιο της χημειοθεραπείας.

Ασθένειες & Διαταραχές

Δεδομένου ότι η ακτίνη είναι ένα βασικό συστατικό όλων των κυττάρων, πολλές δομικές αλλαγές που προκαλούνται από μεταλλάξεις οδηγούν στο θάνατο του οργανισμού. Οι μεταλλάξεις στα γονίδια για τις άλφα ακτίνες μπορούν να προκαλέσουν μυϊκές διαταραχές. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για την άλφα-1-ακτίνη.

Λόγω του γεγονότος ότι η άλφα-2-ακτίνη είναι υπεύθυνη για τους αορτικούς μύες, μπορεί να προκύψει οικογενειακό ανεύρυσμα θωρακικής αορτής εάν το γονίδιο ACTA2 μεταλλαχθεί. Το γονίδιο ACTA2 κωδικοποιεί την άλφα-2-ακτίνη. Μια μετάλλαξη στο γονίδιο ACTC1 για καρδιακή άλφα ακτίνη προκαλεί διασταλμένη καρδιομυοπάθεια. Επιπλέον, μια μετάλλαξη του ACTB ως γονιδίου για κυτταροπλασματική βήτα-ακτίνη μπορεί να προκαλέσει λέμφωμα μεγάλων κυττάρων και διάχυτα Β-κύτταρα. Ορισμένες αυτοάνοσες ασθένειες μπορεί να έχουν αυξημένα επίπεδα αντισωμάτων ακτίνης.

Αυτό ισχύει ιδίως για την αυτοάνοση φλεγμονή του ήπατος. Είναι μια χρόνια πορεία ηπατίτιδας, η οποία οδηγεί σε μακροχρόνια κίρρωση του ήπατος. Εδώ βρίσκεται ένα αντίσωμα κατά της ακτίνης του λείου μυός. Όσον αφορά τη διαφορική διάγνωση, η αυτοάνοση ηπατίτιδα δεν είναι τόσο εύκολο να διαφοροποιηθεί από τη χρόνια ιογενή ηπατίτιδα. Επειδή στην χρόνια ιογενή ηπατίτιδα, αντισώματα κατά της ακτίνης μπορούν επίσης να διεγερθούν σε μικρότερο βαθμό.