Aktiin

Aktiin on struktuurvalk, mida leidub kõigis eukarüootsetes rakkudes. See osaleb tsütoskeleti ja lihaste struktuuris.

Mis on aktiin

Aktiin on evolutsiooniliselt väga vana valgu molekul. Struktuurvalgu kujul sisaldub see iga eukarüootse raku tsütoplasmas ja kõigi lihaskiudude sarkomees.

Koos mikrotuubulite ja vahepealsete filamentidega moodustab see aktiini filamentide kujul iga raku tsütoskeleti. See vastutab ühiselt rakustruktuuri moodustumise ning molekulide ja raku organellide liikumise eest rakus. Sama kehtib rakkude ühtekuuluvuse kohta tihedate ristmike või adrensiinide kaudu. Lihaskiududes põhjustab aktiin koos valkude müosiini, troponiini ja tropomüosiiniga lihaste kokkutõmbeid.

Aktiini võib jagada kolmeks funktsionaalseks üksuseks: alfaktiin, beetaktiin ja gammaktiin. Alfaktiin on lihaskiudude struktuurikomponent, samas kui beeta- ja gammaktiini leidub peamiselt rakkude tsütoplasmas. Aktiin on väga konserveerunud valk, mis leiab aset üherakulistes eukarüootsetes rakkudes, millel on aminohapete järjestuses väga väikesed kõrvalekalded. Inimestel koosneb 10 protsenti kõigist lihasrakkude valgu molekulidest aktiinist. Kõik ülejäänud rakud sisaldavad tsütoplasmas endiselt 1-5 protsenti sellest molekulist.

Funktsioon, mõju ja ülesanded

Aktiin täidab olulisi funktsioone rakkudes ja lihaskiududes. Raku tsütoplasmas moodustab tsütoskeleti osana tihe, kolmemõõtmeline võrk, mis hoiab rakustruktuure koos.

Teatavates võrgu punktides tugevnevad struktuurid, moodustades membraanikihud nagu mikrovillid, sünapsid või pseudopodia. Lahtri kontaktide jaoks on saadaval Adherensi ristmikud ja tihedad ristmikud. Üldiselt aitab aktiin kaasa rakkude ja kudede stabiilsusele ja kujule. Lisaks stabiilsusele tagab aktiin ka rakusisesed transpordiprotsessid. See seob olulisi struktuurilt sarnaseid transmembraanseid valke, nii et nad püsivad vahetus läheduses. Müosiinide (motoorsed valgud) abil viivad aktiinikiud ka transporti väikeste vahemaade taha.

Näiteks saab vesiikulid membraanile transportida. Pikemad venitused võetakse mikrotuubulite kaudu üle motoorsete valkude kinesiini ja düneiini abil. Aktiin tagab ka rakkude liikuvuse. Rakud peavad mitmel juhul saama kehas rännata. See kehtib eriti immuunreaktsioonide või haavade paranemise, samuti üldiste liikumiste või rakkude kuju muutuste kohta. Liigutused võivad põhineda kahel erineval protsessil. Ühelt poolt võib liikumise käivitada suunatud polümerisatsioonireaktsioon ja teiselt poolt aktiini-müosiini interaktsiooni kaudu.

Aktiini-müosiini interaktsioonis moodustuvad aktiini kiud kiudude kimpudena, mis toimivad nagu trossi tõmbamine müosiini abil. Aktiini filamendid võivad põhjustada rakkude väljakasvu pseudopodia (filopodia ja lamellipodia) kujul. Lisaks raku mitmekesistele funktsioonidele vastutab aktiin muidugi ka luustiku ja silelihaste lihaste kokkutõmbumise eest. Need liikumised põhinevad ka aktiini-müosiini interaktsioonil. Selle tagamiseks on paljud aktiini filamendid ühendatud teiste valkudega väga korrapäraselt.

Haridus, esinemine, omadused ja optimaalsed väärtused

Nagu juba mainitud, leidub aktiini kõigis eukarüootsetes organismides ja rakkudes. See on tsütoplasma lahutamatu osa ja tagab rakkude stabiilsuse, struktuurilt sarnaste valkude ankurdamise, vesiikulite lühikese transpordi rakumembraanile ja raku motoorikat. Ilma aktiinita ei saaks rakk ellu jääda. Seal on kuus erinevat aktiini varianti, mis jagunevad kolmeks alfavariandiks, üheks beetavariandiks ja kaheks gammavariandiks.

Alfa-aktiinid osalevad lihaste arengus ja kokkutõmbumises. Beetaaktiinil ja gamma-1-aktiinil on tsütoplasmas tsütoskeleti jaoks suur tähtsus. Gamma-2-aktiin vastutab omakorda silelihaste ja soolte lihaste eest. Sünteesi käigus moodustub algselt monomeerne globaalne aktiin, mida tuntakse ka kui G-aktiini. Üksikud monomeersed valgu molekulid polümeriseeruvad omakorda filaarse F-aktiini moodustamiseks.

Polümerisatsiooni käigus ühinevad mitmed sfäärilised monomeerid, moodustades pika niiditaolise F-aktiini. Nii kettide ehitus kui ka lagunemine on väga dünaamilised. Sel viisil saab aktiini raamistikku kiiresti kohandada vastavalt kehtivatele nõuetele. Lisaks tagab see protsess ka rakkude liikumise. Neid reaktsioone saab pärssida niinimetatud tsütoskeleti inhibiitoritega. Nende ainete korral on nii polümerisatsioonid kui depolümerisatsioonid pärsitud. Need on keemiaravi kontekstis ravimitena meditsiinilise tähtsusega.

Haigused ja häired

Kuna aktiin on kõigi rakkude oluline komponent, põhjustavad paljud mutatsioonide põhjustatud struktuurimuutused organismi surma. Alfa-aktiinide geenide mutatsioonid võivad põhjustada lihaste häireid. See kehtib eriti alfa-1-aktiini kohta.

Kuna alfa-2-aktiin vastutab aordi lihaste eest, võib ACTA2 geeni muteerumisel tekkida perekondlik rindkere aordi aneurüsm. ACTA2 geen kodeerib alfa-2-aktiini. Südame alfaaktiini mutatsioon ACTC1 geenis põhjustab laienenud kardiomüopaatiat. Lisaks võib ACTB kui tsütoplasmaatilise beetaktiini geeni mutatsioon põhjustada suurte rakkude ja difuusse B-raku lümfoomi. Mõnel autoimmuunhaigusel võib olla kõrge aktiini antikehade tase.

See kehtib eriti autoimmuunse maksapõletiku kohta. See on krooniline hepatiidi kulg, mis viib pikas perspektiivis maksatsirroosini. Siin leitakse silelihaste aktiini vastane antikeha. Diferentsiaaldiagnostika osas ei ole autoimmuunne hepatiit kroonilisest viirushepatiidist nii lihtne eristuda. Kuna kroonilise viirushepatiidi korral saab aktiini vastaseid antikehi stimuleerida ka vähemal määral.