В исследованиях механизма полимеризации актина и контроля за этим процессом достигнут существенный прогресс. Однако еще предстоит выяснить, как различные пути передачи сигнала обеспечивают организацию актинового цитоскелета в функционально специализированные структуры.
В частности, какие конкретные белки осуществляют нуклеацию, копирование и образование сшивок при формировании филоподий? Какие белки необходимы для организации контрактильного кольца?
Три отдельных элемента цитоскелета (актиновые филаменты, микротрубочки и промежуточные филаменты) интенсивно взаимодействуют между собой. Например, транспортируемые везикулы и органеллы способны продвигаться по актиновым филаментам и микротрубочкам, моторы микротрубочек связываются с промежуточными филаментами и транспортируют их, а миозиновые моторы и другие белки, связывающие актин, обнаружены в комплексе с белками, связывающимися с микротрубочками.
В настоящее время исследователи выясняют, каким образом взаимодействуют элементы цитоскелета и какие последствия имеют для клетки такие взаимодействия.
Многое еще предстоит выяснить в отношении функций большинства представителей семейства миозинов. Мы располагаем информацией о процессах, в которых принимают участие белки семейства миозинов, однако детали функционирования в этих процессах белковых моторов пока неизвестны.
Актиновые мономеры собираются «голова к хвосту»,
образуя двунитевые поляризованные филаменты.
К числу наиболее актуальных вопросов относятся следующие: Почему для функционирования белков систем передачи сигнала необходимы моторные домены (миозин II, -IX, и -XVI)? Какую роль в эндоцитозе и движении мембран играют такие миозины, как миозин-I и -VI? Какова роль миозинов в регуляции структуры богатых актином клеточных выростов (миозин-I, -VI, -VII, и -XV)? Исследователи продолжают изучать биохимические, структурные и клеточные свойства миозинов, помогающие понять молекулярные механизмы их функционирования.
Актиновый цитоскелет представляет собой опорную структуру, которая позволяет клетке принимать определенную форму, обеспечивает подвижность и изменение местоположения ее внутренних структур и органелл. Эти динамические свойства цитоскелета обеспечиваются за счет сборки и разборки актиновых филаментов, которые представляют собой структурно поляризованные полимеры, состоящие из актиновых мономеров. В клетке сборка актиновых филаментов из мономеров и процесс их обратной разборки находятся под строгим контролем со стороны многих белков, связывающихся с актином.
Эти белки регулируют полимеризацию новых актиновых филаментов, предотвращают полимеризацию актиновых мономеров, контролируют длину филаментов и сшивают их между собой. Взаимодействие процессов передачи сигнала с белками, связывающими актин, представляет собой один из способов контроля динамики и структурного состояния цитоскелета.
Миозины представляют собой белки, способные связываться с актином, которые для выполнения механической работы используют энергию, высвобождающуюся при гидролизе АТФ. Миозины обнаружены во всех клетках эукариот и представляют собой большое семейство белков, включающее, по меньшей мере, восемнадцать белковых групп. Структура и биохимические свойства различных изоформ миозинов, которые возникли в ходе эволюции, позволяют им выполнять в клетке разнообразные роли.
Миозины участвуют в процессах мышечного и клеточного сокращения, в транспорте мембран и везикул, в регуляции формы и полярности клеток, а также в системе передачи сигналов.
(Слева) Фотография актинового филамента, сделанная с помощью электронного микроскопа.
(В середине) Модель актинового филамента, построенная на основании трехмерной реконструкции электронных микрофотографий.
(Справа) Атомные структуры актиновых мономеров расположены на фоне трехмерной модели и иллюстрируют размещение субъединиц в одной цепи актинового филамента.
