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L'avanzamento in actina di comprensione fa luce sulla funzione delle cellule

Una modifica chimica minuscola su una delle proteine più abbondanti e più importanti in celle, actina, lungamente è stata in qualche modo misteriosa, la sua funzione non completamente capita, ma gli scienziati dalla scuola di medicina di Perelman all'università della Pennsylvania ora hanno intrapreso una grande azione verso riordinare il mistero.

Gli scienziati, che riferiscono la loro scoperta sulla modifica post-di traduzione di actina negli avanzamenti di scienza, ritengono che la loro scoperta faccia luce sulla costruzione di vita--simile alla comprensione a del come una stella nasce o ad un buco nero è formato. Questi informazioni fondamentali possono potenzialmente informare la ricerca su una vasta gamma di malattie, compreso le sindromi di immunodeficienza e della muscolo-debolezza causate tramite i difetti o l'errore in actina.

actinaCrediti di immagine: DrimaFilm/Shutterstock.com

Le manifestazioni della ricerca come l'actina è modificata e dovrebbero accelerare ulteriore ricerca su come l'actina funziona ed è regolamentata in celle. I ricercatori hanno usato la cristallografia a raggi x ed altre tecniche avanzate per rivelare la struttura del atomico-disgaggio di actina mentre sta modificanda da un enzima del partner durante il collegamento di un cluster degli atomi, chiamato un gruppo dell'acetile, all'inizio della catena degli amminoacidi che forma la proteina.

La modifica, chiamata acetilazione del N-terminale, può accadere sulla vasta maggioranza delle proteine umane ed è pensata per avere funzioni biologiche importanti. Tuttavia, nel caso di actina quelle funzioni non sono state interamente chiare.

I risultati egualmente illuminano la biologia generale di acetilazione del N-terminale. Infatti, questo è la prima volta la struttura del atomico-disgaggio di tutta la proteina mentre sta modificanda in questo modo è stata determinata.

“Questi sono risultati fondamentali che estendono la nostra comprensione di come l'actina funziona ed anche come l'acetilazione del N-terminale funziona,„ hanno detto lo studio l'autore Roberto senior Dominguez, il PhD, il professore presidenziale di William Maul Measey della fisiologia a Penn.

L'importanza dell'actina è sottolineata dal fatto che in cellule di mammiferi è la proteina più abbondante nel citoplasma, lo spazio fuori del nucleo. È la più nota per la formazione delle strutture del tipo di cavo chiamate filamenti, che compongono gran parte “dello scheletro„ complementare delle celle ed egualmente svolge i ruoli chiave nella divisione cellulare e nella capacità delle cellule di muoversi circa in tessuti.

l'acetilazione del N-terminale può accadere su actina, come fa su più di 80 per cento delle proteine umane e sembra contribuire a regolamentare la capacità dell'actina di formare i filamenti. Tuttavia, le funzioni precise di questa modifica non sono state mai chiare e scienziati--un gruppo piombo da Dominguez e un gruppo dei collaboratori all'università di Bergen in Norvegia piombo dal Dott. Thomas Arnesen--ha scoperto l'enzima che catalizza soltanto nel 2018 l'acetilazione del N-terminale dell'actina.

Quell'enzima, NAA80, è uno di sette enzimi che realizzano l'acetilazione del N-terminale sulle proteine umane, ma è speciale perché funziona appena su actina. Nel nuovo studio, Dominguez e Arnesen ed i loro colleghi hanno continuato la loro scoperta di NAA80 esplorando come agisce selettivamente su actina fra migliaia di altre proteine nella cella.

Uno dei loro risultati chiave era che NAA80 non riconosce e non acetila l'actina quando la proteina è montata nei filamenti. Acetila l'actina quando esiste come molecola separata, chiamata un monomero.

Tuttavia, l'acetilazione del N-terminale più efficiente accade quando l'actina è limitata ad un'altra proteina chiamata profilin--un partner conosciuto di actina ed uno che è compreso molto attentamente nella formazione dell'actina dei filamenti e come actina è egualmente molto abbondanti nella cella.

“Era una sorpresa a noi per trovare che questa proteina, NAA80, sembra evolversi per riconoscere non l'actina da solo ma il complesso dell'profilin-actina,„ Dominguez dice. “Suggerisce che il profilin abbia un ruolo come “chaperon„ che permette che l'actina sia N-terminally acetilato prima di formazione del filamento.„

Il gruppo ha usato la cristallografia a raggi x per sviluppare un'immagine del atomico-disgaggio di questo complesso a tre corsie actin-profilin-NAA80. È la prima volta gli scienziati hanno potuti risolvere la struttura atomica di un'N-acetiltransferasi proprio nell'atto dell'aggiunta del gruppo dell'acetile ad un'altra proteina.

Il risultato rivelatore come la struttura speciale di NAA80 permette che specificamente riconosca ed acetili tutte e sei le varianti o “isoforme„ di actina che si presentano in cellule umane--anche se il sito sulla proteina in cui queste varianti dell'actina differiscono è egualmente il sito che NAA80 acetila.

Le funzionalità che strutturali e funzionali abbiamo scoperto in questo studio egualmente spiegano come NAA80 realizza l'acetilazione del N-terminale soltanto su actina e non su altre proteine.„

Roberto Dominguez, il professor presidenziale di William Maul Measey di fisiologia a Penn

Lo studio rappresenta un avanzamento di base la biologia cellulare ma, generalmente poichè gli scienziati sviluppano una maschera più dettagliata delle funzioni dell'actina e la dinamica in celle, loro meglio capirà i molti disordini in cui quelle funzioni e dinamica sono interrotte. Questi comprendono la funzione del cuore e del muscolo, lo sviluppo del tessuto ed il movimento di numerosi agenti patogeni e cellule tumorali durante la metastasi.

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