actina

actina è una proteina strutturale presente in tutte le cellule eucariotiche. Partecipa alla struttura del citoscheletro e dei muscoli.

Cos'è l'actina

L'actina è una molecola proteica molto vecchia dal punto di vista evolutivo. Come proteina strutturale, è contenuta nel citoplasma di ogni cellula eucariotica e nel sarcomero di tutte le fibre muscolari.

Insieme ai microtubuli e ai filamenti intermedi, forma il citoscheletro di ogni cellula sotto forma di filamenti di actina. È corresponsabile della formazione della struttura cellulare e del movimento di molecole e organelli cellulari all'interno della cellula. Lo stesso vale per la coesione delle cellule tramite giunzioni strette o giunzioni aderenti. Nelle fibre muscolari, l'actina, insieme alle proteine ​​miosina, troponina e tropomiosina, crea le contrazioni muscolari.

L'actina può essere suddivisa nelle tre unità funzionali alfa-actina, beta-actina e gamma-actina. L'alfa-actina è il componente strutturale delle fibre muscolari, mentre la beta e la gamma-actina si trovano principalmente nel citoplasma delle cellule. L'actina è una proteina molto conservata, che si trova nelle cellule eucariotiche unicellulari con deviazioni molto piccole nella sequenza degli amminoacidi. Negli esseri umani, il 10 percento di tutte le molecole proteiche nelle cellule muscolari è costituito da actina. Tutte le altre cellule contengono ancora dall'1 al 5 percento di questa molecola nel citoplasma.

Funzione, effetto e compiti

L'actina svolge importanti funzioni nelle cellule e nelle fibre muscolari. Nel citoplasma della cellula, come parte del citoscheletro, forma una fitta rete tridimensionale che tiene insieme le strutture cellulari.

In alcuni punti della rete, le strutture si rafforzano per formare rigonfiamenti di membrana come microvilli, sinapsi o pseudopodi. Le giunzioni Adherens e le giunzioni strette sono disponibili per i contatti delle celle. Nel complesso, l'actina contribuisce alla stabilità e alla forma di cellule e tessuti. Oltre alla stabilità, l'actina garantisce anche i processi di trasporto all'interno della cellula. Si lega importanti proteine ​​transmembrana strutturalmente correlate in modo che rimangano in stretta vicinanza. Con l'aiuto delle miosine (proteine ​​motorie), le fibre di actina effettuano anche il trasporto su brevi distanze.

Ad esempio, le vescicole possono essere trasportate alla membrana. Gli allungamenti più lunghi vengono assorbiti dai microtubuli con l'aiuto delle proteine ​​motorie chinesina e dineina. L'actina garantisce anche la mobilità cellulare. Le cellule devono essere in grado di migrare all'interno del corpo in molte occasioni. Ciò vale in particolare per le reazioni immunitarie o la guarigione delle ferite, nonché per i movimenti generali o i cambiamenti nella forma delle cellule. I movimenti possono essere basati su due diversi processi. Da un lato, il movimento può essere innescato da una reazione di polimerizzazione diretta e, dall'altro, tramite l'interazione actina-miosina.

Nell'interazione actina-miosina, le fibre di actina si formano come fasci di fibrille che funzionano come funi di trazione con l'aiuto della miosina. I filamenti di actina possono causare escrescenze cellulari sotto forma di pseudopodi (filopodi e lamellipodi). Oltre alle sue diverse funzioni all'interno della cellula, l'actina è ovviamente responsabile della contrazione muscolare sia dei muscoli scheletrici che dei muscoli lisci. Questi movimenti si basano anche sull'interazione actina-miosina. Per garantire ciò, molti filamenti di actina sono collegati ad altre proteine ​​in modo molto ordinato.

Istruzione, occorrenza, proprietà e valori ottimali

Come già accennato, l'actina si trova in tutti gli organismi e le cellule eucariotiche. È una parte intrinseca del citoplasma e garantisce la stabilità delle cellule, l'ancoraggio di proteine ​​strutturalmente correlate, il trasporto a breve distanza delle vescicole alla membrana cellulare e la motilità cellulare. Senza actina, la cellula non sarebbe in grado di sopravvivere. Esistono sei diverse varianti di actina, che sono divise in tre varianti alfa, una variante beta e due varianti gamma.

Le actine alfa sono coinvolte nello sviluppo e nella contrazione dei muscoli. La beta-actina e la gamma-1-actina sono di grande importanza per il citoscheletro nel citoplasma. La gamma-2-actina, a sua volta, è responsabile della muscolatura liscia e dei muscoli intestinali. Durante la sintesi, si forma inizialmente l'actina globulare monomerica, nota anche come G-actina. Le singole molecole proteiche monomeriche, a loro volta, polimerizzano per formare una F-actina filamentosa.

Durante il processo di polimerizzazione, diversi monomeri sferici si combinano per formare una lunga F-actina filiforme. Sia la costruzione che la rottura delle catene sono molto dinamiche. In questo modo, la struttura dell'actina può essere rapidamente adattata alle esigenze attuali. Inoltre, questo processo garantisce anche i movimenti cellulari. Queste reazioni possono essere inibite dai cosiddetti inibitori del citoscheletro. Con queste sostanze vengono inibite sia le polimerizzazioni che le depolimerizzazioni. Sono di importanza medica come medicinali nel contesto della chemioterapia.

Malattie e disturbi

Poiché l'actina è un componente essenziale di tutte le cellule, molti cambiamenti strutturali causati dalle mutazioni portano alla morte dell'organismo. Le mutazioni nei geni delle alfa actine possono causare disturbi muscolari. Ciò è particolarmente vero per l'alfa-1-actina.

A causa del fatto che l'alfa-2-actina è responsabile dei muscoli aortici, può verificarsi un aneurisma dell'aorta toracica familiare se il gene ACTA2 è mutato. Il gene ACTA2 codifica per l'alfa-2-actina. Una mutazione nel gene ACTC1 per l'actina alfa cardiaca causa cardiomiopatia dilatativa. Inoltre, una mutazione di ACTB come gene per la beta-actina citoplasmatica può causare linfoma a cellule B diffuse e a grandi cellule. Alcune malattie autoimmuni possono avere livelli elevati di anticorpi contro l'actina.

Ciò vale in particolare per l'infiammazione epatica autoimmune. È un decorso cronico di epatite, che a lungo termine porta alla cirrosi epatica. Qui si trova un anticorpo contro l'actina del muscolo liscio. In termini di diagnosi differenziale, l'epatite autoimmune non è così facile da differenziare dall'epatite virale cronica. Perché nell'epatite virale cronica, anche gli anticorpi contro l'actina possono essere stimolati in misura minore.