Az aktinszálak kofilin által indukált szerkezeti változásai lokálisak maradnak
az aktin egy fő citoszkeletális fehérje, amely döntő szerepet játszik számos biológiai eseményben, beleértve az erőtermelést és az alakváltozásokat. Az aktin monomerek polimerizálódnak aktinszálak, amelyek az aktin citoszkeleton magjaként szolgálnak sok kapcsolódó fehérjével együtt. Bár a tisztított aktin fiziológiás körülmények között spontán polimerizálható kémcsövekben, az aktin összeszerelése és szétszerelése térben és időben szabályozható a sejtekben. Például az aktinszálak összehangolt irányított összeszerelése nyomást gyakorolhat a membránokra és az organellákra, míg az aktinszálak szétszerelése hozzájárul a citoszkeletális átalakításhoz és a szétszerelt aktin monomerek újrahasznosításához az aktin polimerizáció új köréhez. Ezért az aktin összeszerelésének és szétszerelésének összehangolt szabályozása gyakran szükséges a normális celluláris viselkedés eléréséhez. Különösen az aktinszál szétszerelése kihívást jelentő feladat a citoplazmában. Miután az aktin polimerizálódott, az aktin alegységek lassú spontán disszociációja a szálakból korlátozza az aktin teljes forgalmának sebességét. Ezenkívül a citoplazma általában nagy koncentrációban tartalmaz aktin monomereket, amelyek növelhetik a nettó aktin összeszerelést. Az aktinszál szétszerelését elősegítő egyik tényező az aktin depolimerizáló faktor(ADF) / cofilin fehérjecsalád, amely az eukarióták különböző sejttípusaiban expresszálódik, és részt vesz az aktin citoszkeleton dinamikus átrendeződését igénylő sejtfolyamatokban, például a sejtvándorlásban, a citokinezisben és a morfogenezisben (1, 2). Az ADF/cofilin (a továbbiakban: cofilin) elősegíti az aktin depolimerizációját és fokozza az aktin-forgalmat (3 6-5). A kofilin az aktinszálak oldalához 1:1 (kofilin:aktin alegység) mólarányban kooperatív módon kötődik, így a kofilinnel díszített régiók klaszterei keletkeznek. Ezután az izzószál megszakítása gyakran előfordul az izzószál kopilinnal díszített és csupasz régiói közötti határvonalnál vagy annak közelében (6, 7). Ezért a cofilin akkor szakítja meg a leghatékonyabban az aktinszálakat, ha a cofilin kis sűrűségű szálakhoz kötődik (8). A cofilin-klaszterek szélein az izzószál megszakításának mechanizmusa azonban továbbra sem tisztázott. A kofilinhez kötött aktinszálak szerkezetileg különböznek a csupasz aktinszálaktól (9 .. -11), ami ahhoz a hipotézishez vezetett, hogy a kofilinhez kötött és a csupasz régiók határainál a szerkezeti folytonosságok mechanikusan törékeny pontokat hoznak létre (12). Más tanulmányok azonban azt mutatják, hogy a kofilin által kiváltott szerkezeti változások csupasz régiókba terjednek (13, 14). A probléma tisztázása érdekében egy de La Cruz és Sindelar (15) által vezetett együttműködési csoport a közelmúltban elemezte az aktinszálak szerkezeti variációit a cofilin klaszterekkel krio-elektronmikroszkóppal, és kimutatta, hogy a kofilin által kiváltott szerkezeti változások két aktin alegységen belül korlátozottak a határokon. A PNAS-ban Huehn et al. (16) továbbá meg kell határozni a kofilin és az aktin atomközeli szerkezetét a határoknál, és meg kell mutatni, hogy a kofilin csak lokálisan, közvetlen érintkezéssel indukál szerkezeti változásokat az aktin alegységeken anélkül, hogy a szomszédos aktin alegységeket érintené egy csupasz régióban. Az aktin alegységek nagy felbontású szerkezete a kofilin-klaszterek peremén nyomokat ad a kofilin által indukált aktinszál elválasztásának mechanizmusának megértéséhez.
az aktinszálak polarizált kétszálú spirális polimerek (17). Az aktin egymásra rakható polimerizációja két szálvéget hoz létre, amelyek különböző biokémiai tulajdonságokkal rendelkeznek: hegyes (vagy mínusz) és szöges (vagy plusz) végek (18) (ábra. 1A). A Cofilin két hosszirányban elhelyezett aktin alegységgel érintkezik ugyanazon a protofilamentumon, és megváltoztatja az izzószál (9) csavarodását. A Cofilin megváltoztatja az aktin alegységek konformációját is úgy, hogy a két aktin alegység közötti hosszirányú érintkezések megszakadnak (10, 11). Még az aktin-aktin kötések kofilin által kiváltott zavarával is, a kofilinnel telített aktinszálak nem könnyen fragmentálódnak (8), mert a kofilin kereszthídként működik, amely stabilizálja a két hosszanti aktin alegységet. Ha csak egyetlen cofilin molekula kötődik egy izzószálhoz, Huehn et al. (16) megállapítsuk, hogy csak a felső (hegyes végű oldal) aktin alegység fogadja el a kofilin által indukált konformációt, oly módon, hogy a hosszanti aktin-aktin kötés csak a felső kofilinhez kötött alegység között szakad meg (I ábra. 1B) és a szomszédos hosszirányban elhelyezett alegység (+2 ábra. 1B). Így egyetlen kofilin csak egy protofilamentumon tesz törékeny pontot anélkül, hogy befolyásolná az ellenkező protofilamentumot, ami nem elegendő a hatékony elválasztáshoz.
