Actin

Actin is een structureel eiwit dat in alle eukaryote cellen wordt aangetroffen. Het neemt deel aan de structuur van het cytoskelet en spieren.

Wat is actin

Actine is een evolutionair zeer oud eiwitmolecuul. Als structureel eiwit zit het in het cytoplasma van elke eukaryote cel en in het sarcomeer van alle spiervezels.

Samen met de microtubuli en intermediaire filamenten vormt het het cytoskelet van elke cel in de vorm van actine-filamenten. Het is medeverantwoordelijk voor de vorming van de celstructuur en de beweging van moleculen en celorganellen binnen de cel. Hetzelfde geldt voor de samenhang van de cellen via tight junctions of adherens junctions. In de spiervezels zorgt actine samen met de eiwitten myosine, troponine en tropomyosine voor spiercontracties.

Actine kan worden onderverdeeld in de drie functionele eenheden alfa-actine, beta-actine en gamma-actine. Alfa-actine is de structurele component van spiervezels, terwijl beta en gamma-actine voornamelijk in het cytoplasma van cellen voorkomen. Actine is een zeer geconserveerd eiwit, dat voorkomt in eencellige eukaryote cellen met zeer kleine afwijkingen in de aminozuursequentie. Bij mensen bestaat 10 procent van alle eiwitmoleculen in spiercellen uit actine. Alle andere cellen bevatten nog 1 tot 5 procent van dit molecuul in het cytoplasma.

Functie, effect en taken

Actine vervult belangrijke functies in cellen en spiervezels. In het cytoplasma van de cel, als onderdeel van het cytoskelet, vormt het een dicht, driedimensionaal netwerk dat de cellulaire structuren bij elkaar houdt.

Op bepaalde punten in het netwerk versterken de structuren zich om membraanuitstulpingen te vormen, zoals microvilli, synapsen of pseudopodia. De Adherens Junctions en Tight Junctions zijn beschikbaar voor de celcontacten. Over het algemeen draagt ​​actine bij aan de stabiliteit en vorm van cellen en weefsels. Naast stabiliteit zorgt actine ook voor de transportprocessen binnen de cel. Het bindt belangrijke structureel verwante transmembraaneiwitten zodat ze dicht bij elkaar blijven. Met behulp van myosines (motoreiwitten) voeren de actinevezels ook transport over korte afstanden uit.

De blaasjes kunnen bijvoorbeeld naar het membraan worden getransporteerd. Langere stukken worden door de microtubuli overgenomen met behulp van de motoreiwitten kinesine en dyneïne. Actin zorgt ook voor celmobiliteit. Cellen moeten bij veel gelegenheden in het lichaam kunnen migreren. Dit geldt in het bijzonder voor immuunreacties of wondgenezing, evenals voor algemene bewegingen of veranderingen in de vorm van cellen. De bewegingen kunnen gebaseerd zijn op twee verschillende processen. Enerzijds kan de beweging worden uitgelokt door een gerichte polymerisatiereactie en anderzijds via de actine-myosine-interactie.

Bij de actine-myosine-interactie worden de actinevezels opgebouwd als fibrilbundels die met behulp van myosine functioneren als touwen. Actinefilamenten kunnen celuitgroei veroorzaken in de vorm van pseudopodia (filopodia en lamellipodia). Naast de diverse functies binnen de cel, is actine natuurlijk verantwoordelijk voor de spiercontractie van zowel de skeletspieren als de gladde spieren. Deze bewegingen zijn ook gebaseerd op de interactie tussen actine en myosine. Om dit te garanderen, worden veel actinefilamenten op een zeer geordende manier aan andere eiwitten gekoppeld.

Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden

Zoals eerder vermeld, wordt actine in alle eukaryote organismen en cellen aangetroffen. Het is een inherent onderdeel van het cytoplasma en zorgt voor de stabiliteit van de cellen, de verankering van structureel verwante eiwitten, het transport over korte afstand van blaasjes naar het celmembraan en celmotiliteit. Zonder actine zou de cel niet kunnen overleven. Er zijn zes verschillende actinevarianten, die zijn onderverdeeld in drie alfavarianten, een bètavariant en twee gammavarianten.

De alfa-actines zijn betrokken bij de ontwikkeling en samentrekking van de spieren. Beta-actine en gamma-1-actine zijn van groot belang voor het cytoskelet in het cytoplasma. Gamma-2-actine is op zijn beurt verantwoordelijk voor de gladde spieren en de darmspieren. Tijdens de synthese wordt aanvankelijk monomeer globulair actine, ook bekend als G-actine, gevormd. De individuele monomere eiwitmoleculen polymeriseren op hun beurt om een ​​filamentair F-actine te vormen.

Tijdens het polymerisatieproces combineren verschillende bolvormige monomeren om een ​​lange, draadachtige F-actine te vormen. Zowel de constructie als de afbraak van de kettingen zijn zeer dynamisch. Op deze manier kan het actine-raamwerk snel worden aangepast aan de huidige eisen. Daarnaast zorgt dit proces ook voor celbewegingen. Deze reacties kunnen worden geremd door zogenaamde cytoskeletremmers. Met deze stoffen worden polymerisaties of depolymerisaties geremd. Ze zijn van medisch belang als geneesmiddelen in de context van chemotherapie.

Ziekten en aandoeningen

Omdat actine een essentieel onderdeel is van alle cellen, leiden veel structurele veranderingen die door mutaties worden veroorzaakt tot de dood van het organisme. Mutaties in genen voor alfa-actines kunnen spieraandoeningen veroorzaken. Dit geldt vooral voor alfa-1-actine.

Doordat alfa-2-actine verantwoordelijk is voor de aortaspieren, kan een familiair thoracaal aorta-aneurysma ontstaan ​​als het ACTA2-gen gemuteerd is. Het ACTA2-gen codeert voor alfa-2-actine. Een mutatie in het ACTC1-gen voor cardiale alfa-actine veroorzaakt verwijde cardiomyopathie. Bovendien kan een mutatie van ACTB als gen voor cytoplasmatisch bèta-actine grootcellig en diffuus B-cellymfoom veroorzaken. Sommige auto-immuunziekten kunnen verhoogde actine-antilichamen hebben.

Dit geldt in het bijzonder voor auto-immuun leverontsteking. Het is een chronisch beloop van hepatitis, dat op lange termijn tot levercirrose leidt. Hier wordt een antilichaam tegen gladde spieractine gevonden. In termen van differentiële diagnose is auto-immuunhepatitis niet zo eenvoudig te onderscheiden van chronische virale hepatitis. Omdat bij chronische virale hepatitis ook antistoffen tegen actine in mindere mate gestimuleerd kunnen worden.