Cofilin-vyvolané strukturální změny v aktinová filamenta zůstat místní
Aktin je hlavní cytoskeletální protein, který hraje klíčovou roli v řadě biologických událostí týkajících sil a změny tvaru. Aktinové monomery jsou polymerovány na aktinová vlákna, která slouží jako jádro aktinového cytoskeletu spolu s mnoha přidruženými proteiny. I když čištěná aktin může být spontánně polymeruje za fyziologických podmínek ve zkumavkách, montáž a demontáž aktinu jsou prostorově a časově řízené uvnitř buněk. Například koordinovaná směrová montáž aktinových vláken může tlačit membrány a organely, zatímco demontáž aktinových vláken přispívá k cytoskeletální remodelaci a recyklaci rozebraných aktinových monomerů pro nové kolo polymerace aktinu. Proto je často nutná koordinovaná regulace montáže a demontáže aktinu k dosažení normálního buněčného chování. Zejména demontáž aktinových vláken je v cytoplazmě náročným úkolem. Jakmile je aktin polymerován, pomalá spontánní disociace podjednotek aktinu z vláken omezuje rychlost celkového obratu aktinu. Kromě toho cytoplazma obecně obsahuje vysoké koncentrace aktinových monomerů, které mohou zvýšit čistou tvorbu aktinu. Jedním z faktorů, které podporují aktinová vlákna demontáž je aktin depolymerizing faktor (ADF)/cofilin rodinu proteinů, která je vyjádřena v různých buněčných typů v eukaryotech a účastní buněčných procesů, které vyžadují dynamické přeskupení aktin cytoskeletu, jako jsou buněčná migrace, cytokineze, a morfogeneze (1, 2). ADF / kofilin (dále jen kofilin) podporuje depolymeraci aktinu a zvyšuje obrat aktinu (3⇓-5). Kofilin se váže na stranu aktinových vláken v molárním poměru 1:1 (kofilin:aktinová podjednotka) kooperativním způsobem tak, že se generují shluky oblastí zdobených kofilinem. Potom dochází často k oddělování vláken na hranicích nebo v jejich blízkosti mezi kofilinem zdobenými a holými oblastmi na vlákně (6, 7). Proto kofilin nejúčinněji odděluje aktinová vlákna, když se kofilin váže na vlákna při nízké hustotě (8). Mechanismus oddělování vláken na okrajích kofilinových shluků však zůstává nejasný. Cofilin-váže aktinová filamenta jsou strukturálně odlišné od holé aktinová filamenta (9⇓-11), což vedlo k hypotéze, že strukturální nespojitosti na hranice mezi cofilin-vázané a holé regionů generovat mechanicky křehké bodů (12). Jiné studie však ukazují, že strukturální změny vyvolané kofilinem se šíří do holých oblastí (13, 14). K objasnění tohoto problému, na spolupráci skupina vedená De La Cruz a Šindelář (15) nedávno analyzoval strukturální změny aktinová filamenta s cofilin klastrů pomocí kryo-elektronové mikroskopie a prokázat, že cofilin-vyvolané strukturální změny jsou omezeny ve dvou aktinových podjednotek na hranice. V PNAS, Huehn et al. (16) dále stanovit blízké atomové struktury kofilinu a aktinu na hranicích a ukázat, že kofilin indukuje strukturální změny na podjednotkách aktinu pouze lokálně přímými kontakty bez ovlivnění sousedních podjednotek aktinu v holé oblasti. High-rozlišení struktury aktinových podjednotek na okraji cofilin shluků poskytuje klíč k pochopení mechanismu cofilin-indukované aktinová vlákna oddělovat.
aktinová vlákna jsou polarizované dvouvláknové spirálovité polymery (17). Polymerace aktinu stohovacím způsobem vytváří dva konce vláken s odlišnými biochemickými vlastnostmi: špičaté (nebo mínus) a ostnaté (nebo plus) konce (18) (obr. 1A). Kofilin se dotýká dvou podélně umístěných aktinových podjednotek na stejném protofilu a mění zákrut vlákna (9). Kofilin také mění konformaci podjednotek aktinu tak, že jsou narušeny podélné kontakty mezi oběma podjednotkami aktinu (10, 11). I s cofilin-indukované poruchy v aktin–aktinu, dluhopisy, cofilin-nasycené aktinová filamenta nejsou snadno roztříštěné (8), protože cofilin se chová jako cross-most, který stabilizuje dva podélné aktinových podjednotek. Když je na vlákno vázána pouze jedna molekula kofilinu, Huehn et al. (16) zjistili, že pouze horní (poukázal-konec strana) podjednotky aktinu přijímá cofilin-indukované konformaci tak, že podélné aktin-aktinu vazba je narušena pouze mezi horní cofilin-vázané podjednotky (Obr. 1B)a sousední podélně umístěné podjednotky (+2 na obr. 1B). Tak, jeden cofilin je křehké bod pouze jeden protofilament bez vlivu na opačné protofilament, která nepostačuje k efektivní oddělovat.
