Kinesin predstavlja kompleks določenih motorjev beljakovin v evkariontskih celicah. Skupaj z drugimi motorji beljakovin kot sta dininein ali miozin in drugi strukturni proteini, je vključen v sestavljanje citoskeleta. Služi za transport makromolekul, veziklov in celičnih organelov iz citoplazme ali jedra proti celičnim membranam.
Kaj je kinesin?
Kinesini so skupina motorjev beljakovin s podobnimi lastnostmi in funkcijami. Sestavljeni so iz dveh težkih in dveh lahkih beljakovinskih verig. Na težkih beljakovinskih verigah so Glava regiji vratuin zadnji del molekule. Lahke beljakovinske verige se pritrdijo na repni del. Kinesin služi za transport celičnih organelov, mehurčkov in biomolekul vzdolž mikrotubulov. Mikrotubule predstavljajo sistem tirnic iz beljakovinskega tubulina, ki vedno raste od jedra proti celična membrana. Naraščajoči konec mikrotubule se imenuje plus konec. Tako kinesin transportira biokemične snovi in celične organele samo v smeri plus konca (anterogradni transport). Transport v smeri minus konca (retrogradni transport) spodbuja kompleks drugih motoričnih proteinov, dinein. Kinesin obstaja kot dimer. Znotraj kvartarne strukture beljakovin dve težki in dve lahki verigi tvorita beljakovinski kompleks, ki med posameznimi beljakovinskimi verigami nima kovalentne vezi. Tako ima kinesin dve motorični domeni (Glava domene), ki so odgovorne za gibanje po mikrotubulah.
Funkcija, delovanje in vloge
Glavna naloga kinezina je prenos celičnih komponent in molekule od celice do celičnih membran. To vključuje odstranjevanje razgrajenih celičnih komponent iz celice, vnašanje encimi za izločanje, izločanje hormoni, pripeljejo membranske beljakovine od mesta sinteze do membrane in še več. Signalne snovi za komunikacijo med celicami se prevažajo tudi v zunajcelično območje. Na primer v nevronih se nevrotransmiterji prenašajo znotraj veziklov od celičnega jedra do aksonov in sinapse. Od tam se nevrotransmiterji uporabljajo za prenos signalov v druge živčne celice. Mehurčki, celični organeli ali biomolekule se s povezovalnimi beljakovinami vežejo na kinesine. S pomočjo dveh motoričnih domen (glav) kinezinski kompleks poteka vzdolž mikrotubule. V postopku je vezava enega Glava se večkrat sprosti s prenosom energije s cepitvijo ATP na ADP, medtem ko se vezava druge glave kinezina prvotno ohrani. Vendar se odcepljena regija glave takoj spet veže na drugo vezno mesto mikrotubule v smeri plus konca, hkrati pa se druga domena glave odcepi pod cepitvijo ATP. Razcep ATP na ADP na mestu vezave kinezina na mikrotubulih povzroči konformacijsko spremembo celotnega kinezinskega kompleksa, kar sproži njegovo gibanje. Ta postopek se ponavlja, dokler kinezinski kompleks ne doseže celična membrana. Na cilju so celice organele oz molekule za prevoz se odcepijo iz kompleksa kinezin.
Nastanek, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti
Kinesin se nahaja v vseh evkariontskih celicah. Med njimi obstajajo različne beljakovine kinezin. Vendar se je ta beljakovinski kompleks malo spremenil v filogeniji evkariontskih organizmov v funkcionalno pomembni regiji glave. Njegova funkcija je pri enoceličnih evkariontih, kot so amebe, popolnoma enaka kot pri večceličnih organizmih živalskega in rastlinskega kraljestva. Kinesin prenaša celične organele in molekule proti celična membrana. Univerzalni pojav je tudi interakcija kinezina in mikrotubulov. Manjše genetske spremembe se pojavijo v repnem delu proteinskega kompleksa. Ta regija se odziva na spreminjajoče se sestavine, ki jih je treba prevažati in prej naravno vezati na kinezin. Kinezini niso povezani z dineini, ki organizirajo transport molekul in molekularnih kompleksov iz celične membrane proti jedru. So pa povezani z miozinom, ki je s pomočjo aktina zaradi podobnih vzorcev gibanja odgovoren za gibanje mišic in znotraj celice za majhne transportne poti celičnih organelov.
Bolezni in motnje
V povezavi z mutacijami v kinezinskem kompleksu se lahko pojavijo motnje znotrajceličnega transporta, znotraj katerih obstaja kompleks nevroloških motenj, znanih kot dedne spastične paraplegije (HSP). Obstaja več kot 50 različnih vrst te motnje, ki so vse genetske. Natančneje, raziskana je bila spastična paraliza hrbtenice SPG 10. Pri tej bolezni mutacija povzroči okvarjeno tvorbo kinezinskega kompleksa, imenovanega KIF5A. Nekatere aktivne snovi in celični organeli se prenašajo nepravilno in ne dosežejo več mesta delovanja. To so še posebej aktivne snovi, ki so potrebne v aksonih nevronov. Ustrezni nevroni se degenerirajo in ne morejo več pravilno prenašati gibalnih impulzov. Ta motnja vpliva na noga motorična funkcija. Posledica tega je povečana spastična paraliza nog. V napredovali fazi bolezni je prizadeti bolnik odvisen od invalidskega vozička. Vendar pa so spastične paraplegije skupina več motenj s podobnimi simptomi. Temeljijo na različnih mutacijah. Tako 48 različnih gen lokusi HSP so znani. Poleg omejitve noga motorične funkcije se lahko pojavijo tudi drugi nevrološki simptomi, odvisno od bolezni. Sumijo, da so tudi druge nevrodegenerativne bolezni posledica motenj prenosa znotraj celice. Vendar pa so potrebne nadaljnje raziskave, da bi raziskali natančne odnose. Zaenkrat je vse več dokazov, da so zlasti motene živčne celice, ko je moteno delovanje kinezina. V kolikšni meri so prizadete druge telesne celice, še ni dovolj znano.
