Una proteína de actina es la subunidad monomérica de dos tipos de filamentos en las células: los microfilamentos , uno de los tres componentes principales del citoesqueleto, y los filamentos delgados, parte del aparato contráctil de las células musculares . Puede estar presente como un monómero libre llamado actina G (globular) o como parte de un microfilamento de polímero lineal llamado actina F (filamentoso), los cuales son esenciales para funciones celulares tan importantes como la movilidad y la contracción de las células durante división celular
La actina participa en muchos procesos celulares importantes, incluida la contracción muscular , la motilidad celular, la división celular y la citocinesis , el movimiento de vesículas y orgánulos , la señalización celular y el establecimiento y mantenimiento de las uniones celulares y la forma celular. Muchos de estos procesos están mediados por interacciones extensas e íntimas de la actina con las membranas celulares . [2] En los vertebrados, tres grupos principales de isoformas de actina , alfa , beta y gammahan sido identificados. Las actinas alfa, que se encuentran en los tejidos musculares, son un componente principal del aparato contráctil. Las actinas beta y gamma coexisten en la mayoría de los tipos de células como componentes del citoesqueleto y como mediadores de la motilidad celular interna . Se cree que la diversa gama de estructuras formadas por la actina que le permite cumplir una gran variedad de funciones está regulada por la unión de la tropomiosina a lo largo de los filamentos. [3]
La capacidad de una célula para formar microfilamentos dinámicamente proporciona el andamiaje que le permite remodelarse rápidamente en respuesta a su entorno o a las señales internas del organismo , por ejemplo, para aumentar la absorción de la membrana celular o aumentar la adhesión celular para formar tejido celular . Otras enzimas u orgánulos , como los cilios , pueden anclarse a este andamiaje para controlar la deformación de la membrana celular externa , lo que permite la endocitosis y la citocinesis . También puede producir movimiento por sí mismo o con la ayuda de motores moleculares.. Por lo tanto, la actina contribuye a procesos como el transporte intracelular de vesículas y orgánulos, así como a la contracción muscular y la migración celular . Por lo tanto, juega un papel importante en la embriogénesis , la cicatrización de heridas y la invasividad de las células cancerosas . El origen evolutivo de la actina se remonta a las células procariotas , que tienen proteínas equivalentes. [4] Los homólogos de actina de procariotas y arqueas se polimerizan en diferentes filamentos helicoidales o lineales que constan de una o varias hebras. Sin embargo, los contactos en la hebra y los sitios de unión de nucleótidos se conservan en procariotas y arqueas. [5]Por último, la actina juega un papel importante en el control de la expresión génica .
Un gran número de enfermedades y padecimientos están causados por mutaciones en alelos de los genes que regulan la producción de actina o de sus proteínas asociadas. La producción de actina también es clave en el proceso de infección por algunos microorganismos patógenos . Las mutaciones en los diferentes genes que regulan la producción de actina en humanos pueden causar enfermedades musculares , variaciones en el tamaño y función del corazón , así como sordera . La composición del citoesqueleto también está relacionada con la patogenicidad de bacterias y virus intracelulares., particularmente en los procesos relacionados con la evasión de las acciones del sistema inmunológico . [6]
Micrografía de fluorescencia que muestra actina F (en verde) en fibroblastos de rata
Una pila fusionada de imágenes confocales que muestran filamentos de actina dentro de una célula. La imagen se ha codificado por colores en el eje z para mostrar en una imagen 2D a qué alturas se pueden encontrar los filamentos dentro de las células.
Estructura del subdominio C-terminal de la villina , una proteína capaz de dividir microfilamentos [15]
La estructura de un sarcómero , la unidad morfológica y funcional básica de los músculos esqueléticos que contiene actina.
Imágenes de fluorescencia de la dinámica de la actina durante la primera división celular embrionaria de C. elegans . Primero, los filamentos de actina se ensamblan en la parte superior de la célula, contribuyendo así a la división celular asimétrica . Luego, a los 10 s, se puede observar la formación del anillo de actina contráctil.
Diagrama de una zonula occludens o unión estrecha, una estructura que une el epitelio de dos células. La actina es uno de los elementos de anclaje que se muestran en verde.
Modelo de cinta de actina de músculo de conejo . Se pueden ver los cuatro subdominios , así como los extremos N y C y la posición del enlace ATP. La molécula se orienta utilizando la convención habitual de colocar el extremo - (extremo puntiagudo) hacia arriba y el extremo + (extremo con púas) hacia abajo. [1]
actina F; representación superficial de una repetición de 13 subunidades basada en el modelo de filamento de actina de Ken Holmes [90]
Modelo de cinta obtenido mediante el programa PyMOL en cristalógrafos ( PDB : 2ZDI ) de las proteínas prefoldinas encontradas en la arquea Pyrococcus horikoshii . Las seis estructuras supersecundarias están presentes en una hélice enrollada "colgando" de los barriles beta centrales . Éstos se comparan a menudo en la literatura a los tentáculos de una medusa . En la medida en que es visible usando microscopía electrónica , la preplegadura eucariótica tiene una estructura similar. [99]
Modelo de cinta del dominio γ apical de la chaperonina CCT
Formación de microfilamentos que muestra el mecanismo de polimerización para convertir actina G en actina F; obsérvese la hidrólisis del ATP.
Estructura atómica de Arp2/3. [116] Cada color corresponde a una subunidad: Arp3, naranja; Arp2, azul marino (no se muestran las subunidades 1 y 2); p40, verde; p34, azul claro; p20, azul oscuro; p21, magenta; p16, amarillo.
Un complejo de actina (verde) - profilina (azul). [119] La profilina que se muestra pertenece al grupo II, normalmente presente en los riñones y el cerebro .
La proteína gelsolina , que es un regulador clave en el ensamblaje y desensamblaje de la actina.
Las principales interacciones de las proteínas estructurales se encuentran en la unión adherente basada en cadherina . Los filamentos de actina se unen a la α - actinina ya la membrana a través de la vinculina . El dominio principal de la vinculina se asocia a la E-cadherina a través de la α-catenina , la β-catenina y la γ-catenina . El dominio de la cola de la vinculina se une a los lípidos de la membrana y a los filamentos de actina.
Estructura de MreB , una proteína bacteriana cuya estructura tridimensional se asemeja a la de la actina G
Bastones gigantes de nemalina producidos por la transfección de una secuencia de ADN de ACTA1 , que es el portador de una mutación responsable de la miopatía nemalínica [141]
Posición de siete mutaciones relevantes para las diversas actinopatías relacionadas con ACTA1 [141]
Sección transversal de un corazón de rata que muestra signos de miocardiopatía dilatada [153]
Imagen tomada con microscopía confocal y empleando el uso de anticuerpos específicos que muestra la red cortical de actina. De la misma forma que en la distonía juvenil hay una interrupción en las estructuras del citoesqueleto , en este caso es producida por la citocalasina D. [164]
Western blot para actina citoplasmática de pulmón y epidídimo de rata
El fisiólogo ganador del Premio Nobel Albert von Szent-Györgyi Nagyrápolt , co-descubridor de la actina con Brunó Ferenc Straub