Aktin je strukturni protein, ki ga najdemo v vseh evkariontskih celicah. Sodeluje pri sestavljanju citoskeleta in mišic.
Kaj je aktin?
Aktin je beljakovinska molekula z zelo staro zgodovino razvoja. Kot strukturni protein je prisoten v citoplazmi vseh evkariontskih celic in v sarkomeru vseh mišičnih vlaken. Skupaj z mikrotubuli in vmesnimi filamenti tvori citoskelet vsake celice v obliki aktinskih filamentov. Skupaj je odgovoren za oblikovanje celične strukture in gibanje molekule in celične organele znotraj celice. Enako velja za kohezijo celic prek tesnih spojev ali spojev. V mišičnih vlaknih aktin skupaj z beljakovin miozin, troponin in tropomiozin, ustvarja mišice popadki. Aktin lahko razdelimo na tri funkcionalne enote alfa-aktin, beta-aktin in gama-aktin. Alfa-aktin je strukturna sestavina mišičnih vlaken, medtem ko beta- in gama-aktin najdemo predvsem v citoplazmi celic. Aktin je visoko konzerviran protein, ki se pojavlja z zelo majhnimi spremembami v zaporedju aminokislin v enoceličnih evkariontskih celicah. Pri ljudeh 10 odstotkov vseh beljakovin molekule v mišičnih celicah sestavljajo aktin. Vse druge celice še vedno vsebujejo od 1 do 5 odstotkov te molekule v citoplazmi.
Funkcija, dejanje in naloge
Aktin opravlja pomembne funkcije v celicah in mišičnih vlaknih. V citoplazmi celice kot sestavni del citoskeleta tvori gosto, tridimenzionalno mrežo, ki drži celične strukture skupaj. Na določenih točkah omrežja se strukture medsebojno krepijo in tvorijo membranske izbokline, kot so mikrovili, sinapse ali psevdopodija. Za celične stike so na voljo adheren spoji in tesni spoji. Na splošno aktin tako prispeva k stabilnosti in obliki celic in tkiv. Aktin poleg stabilnosti zagotavlja tudi transportne procese znotraj celice. Tesno veže pomembno strukturno povezano transmembrano beljakovin tako da ostanejo v prostorski bližini. S pomočjo miozinov (motor beljakovin), aktinska vlakna prevzamejo tudi prevoz na kratke razdalje. Mehurčke lahko na primer prenesemo v membrano. Daljše razdalje mikrotubule prekrivajo s pomočjo motoričnih proteinov kinezin in dinein. Poleg tega aktin zagotavlja tudi gibljivost celic. Celice morajo biti sposobne migrirati v telesu večkrat. To še posebej velja med imunskimi reakcijami oz celjenje ran, pa tudi med splošnimi gibi ali spremembami oblike celic. Gibi lahko temeljijo na dveh različnih procesih. Prvič, gibanje lahko sproži usmerjena reakcija polimerizacije, drugič pa interakcija aktin-miozin. V interakciji aktin-miozin so aktinska vlakna strukturirana kot snopi fibrilov, ki delujejo kot vlečne vrvi s pomočjo miozina. Aktinski filamenti lahko tvorijo celične izrastke v obliki psevdopodije (filopodije in lamelipodije). Poleg številnih funkcij v celici je aktin seveda odgovoren tudi za krčenje mišic skeletnih mišic in gladkih mišic. Ti gibi temeljijo tudi na interakciji aktin-miozin. Da bi to zagotovili, je veliko aktinskih filamentov zelo urejeno povezano z drugimi beljakovinami.
Nastanek, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti
Kot smo že omenili, se aktin nahaja v vseh evkariontskih organizmih in celicah. Je notranja sestavina citoplazme in zagotavlja celično stabilnost, pritrjevanje strukturno sorodnih beljakovin, prevoz veziklov na kratke razdalje do celična membranain gibljivost celic. Brez aktina preživetje celic ne bi bilo mogoče. Obstaja šest različnih različic aktina, ki so razdeljene na tri različice alfa, eno različico beta in dve različici gama. Alfa aktini sodelujejo pri tvorbi in krčenju mišic. Beta-aktin in gama-1-aktin imata velik pomen za citoskelet v citoplazmi. Gama-2-aktin pa je odgovoren za gladke mišice in črevesne mišice. Med sintezo najprej nastane monomerni globularni aktin, znan tudi kot G-aktin. Posamezni monomerni protein molekule nato pa se pri polimerizaciji sestavijo, da tvorijo nitasti F-aktin. Med postopkom polimerizacije se več globularnih monomerov kombinira in tvori dolg nitasti F-aktin, tako da sta sestavljanje in razstavljanje verig zelo dinamična. To pomeni, da je mogoče aktinski oder hitro prilagoditi trenutnim zahtevam. Poleg tega ta proces zagotavlja tudi gibanje celic. Te reakcije lahko zavirajo tako imenovani zaviralci citoskeleta. Te snovi se uporabljajo za zaviranje polimerizacije ali depolimerizacije. Imajo zdravilni pomen kot droge v okviru kemoterapija.
Bolezni in motnje
Ker je aktin bistvena sestavina vseh celic, zaradi mutacij nastanejo številne strukturne spremembe vodi do smrti organizma. Mutacije v genih, ki kodirajo alfa-aktine, lahko povzročijo mišične bolezni. To še posebej velja za alfa-1-aktin. Ker je alfa-2-aktin odgovoren za aortno mišico, mutacija v ACTA2 gen lahko povzroči družinsko torakalno anevrizma aorte. ACTA2 gen kodira alfa-2-aktin. Mutacija ACTC1 gen za srčni alfa-aktin povzroča razširitev kardiomiopatijo. Poleg tega lahko mutacija ACTB kot gena, ki kodira citoplazemski beta-aktin, povzroči nastanek velikih celic in difuznih B-celic. limfom. Nekatere avtoimunske bolezni lahko imajo povišane ravni aktina protitelesa. To še posebej velja za avtoimune jetra vnetje. To je kronično hepatitis ki vodi k jetra dolgoročno cirozo. Tu najdemo protitelo proti aktinu gladkih mišic. V smislu diferencialna diagnozapa avtoimunski hepatitis ni tako enostavno ločiti od kroničnega virusnega hepatitisa. To je zato, ker protitelesa proti aktinu se lahko v manjši meri stimulira tudi pri kroničnih virusnih hepatitis.
