Cofiline-geïnduceerde structurele veranderingen in actine filamenten blijven lokaal
Actin is een belangrijk cytoskeletaal eiwit dat een cruciale rol speelt in een aantal biologische gebeurtenissen waarbij krachtgeneratie en vormveranderingen betrokken zijn. Actin monomeren zijn gepolymeriseerd in actin gloeidraden, die als kern van actin cytoskeleton samen met vele geassocieerde proteã nen dienen. Hoewel gezuiverd actin spontaan onder fysiologische omstandigheden in reageerbuizen kan worden gepolymeriseerd, worden de assemblage en de demontage van actin ruimtelijk en tijdelijk gecontroleerd binnen cellen. Bijvoorbeeld, kan de gecoördineerde gerichte assemblage van actin filamenten membranen en organellen duwen, terwijl de demontage van actin filamenten tot cytoskeletal het remodelleren en recycling van gedemonteerde actin monomeren voor een nieuwe ronde van actin polymerisatie bijdraagt. Daarom wordt de gecoördineerde verordening van actinassemblage en demontage vaak vereist om normaal cellulair gedrag te bereiken. In het bijzonder, actin filament demontage is een uitdagende taak in het cytoplasma. Zodra actin gepolymeriseerd is, beperkt de langzame spontane dissociatie van actin subeenheden van gloeidraden het tarief van algemene actinomzet. Bovendien bevat het cytoplasma over het algemeen hoge concentraties actin monomeren die netto actin assemblage kunnen verhogen. Één van de factoren die actin gloeidraad demontage bevorderen is de actin depolymerizing factor (ADF)/cofilin familie van proteã nen, die in diverse celtypes over eukaryotes wordt uitgedrukt en betrokken bij cellulaire processen die dynamische herschikking van actin cytoskeleton, zoals celmigratie, cytokinesis, en morfogenesis (1, 2) vereisen. ADF / cofiline (hierna cofiline genoemd) bevordert actinedepolymerisatie en verbetert actine turnover (3⇓-5). Cofilin bindt aan de kant van actin filamenten bij een molaire verhouding 1:1 (cofilin:actin subeenheid) op een coöperatieve manier zodanig dat clusters van cofilin-verfraaide gebieden worden geproduceerd. Vervolgens wordt de gloeidraad vaak doorgesneden op of in de buurt van grenzen tussen met cofiline versierde en kale gebieden op de gloeidraad (6, 7). Daarom scheidt cofilin actin filamenten het meest efficiënt wanneer cofilin aan filamenten bij lage dichtheden (8) bindt. Het mechanisme van filamentscheuring aan de randen van cofilinclusters blijft echter onduidelijk. Cofilin-gebonden actin filamenten zijn structureel verschillend van kale actin filamenten (9⇓-11), die tot een hypothese leidden dat structurele discontinuïteiten bij de grenzen tussen cofilin-gebonden en kale gebieden mechanisch breekbare punten (12) produceren. Echter, andere studies tonen aan dat cofiline-geïnduceerde structurele veranderingen worden gepropageerd in kale gebieden (13, 14). Om dit probleem te verduidelijken, heeft een gezamenlijke groep geleid door de la Cruz en Sindelar (15) onlangs structurele variaties van actin filamenten met cofilinclusters die cryo-elektronenmicroscopie gebruiken geanalyseerd en aangetoond dat cofilin-veroorzaakte structurele veranderingen binnen twee actin subeenheden bij de grenzen worden beperkt. In PNAS, Huehn et al. (16) bepaal verder dichtbij-atomaire structuren van cofilin en actin bij de grenzen en tonen aan dat cofilin slechts structurele veranderingen op actin subeenheden lokaal door directe contacten veroorzaakt zonder naburige actin subeenheden in een kaal gebied te beà nvloeden. De high-resolution structuur van actin subeenheden bij de marges van cofilin clusters verstrekt aanwijzingen aan het begrijpen van het mechanisme van cofilin-veroorzaakte actin gloeidraad het scheiden.
actinefilamenten zijn gepolariseerde tweestrengs spiraalvormige polymeren (17). Polymerisatie van actin op een stapelende manier produceert twee filamenteinden met verschillende biochemische eigenschappen: puntige (of min) en prikkeldraad (of plus) einden (18) (Fig. 1 bis). Cofilin contacteert twee in de lengterichting geplaatste actin subeenheden op hetzelfde protofilament en verandert de draai van de gloeidraad (9). Cofilin verandert ook de bouw van actin-subeenheden zodanig dat longitudinale contacten tussen de twee actin-subeenheden worden verstoord (10, 11). Zelfs met de cofilin-veroorzaakte verstoring in actin-actin banden, zijn de cofilin-verzadigde actin filamenten niet gemakkelijk gefragmenteerd (8) omdat cofilin als dwarsbrug dienst doet die de twee longitudinale actin-subeenheden stabiliseert. Wanneer slechts één enkel cofilin molecuul aan een gloeidraad wordt gebonden, Huehn et al. (16) vind dat slechts de hogere (de punt-eindzijde) actin subeenheid de cofilin-veroorzaakte Bouw aanneemt, zodanig dat de longitudinale actin-actin band slechts tussen de hogere cofilin-gebonden subeenheid (I in Fig. 1B) en de aangrenzende in de lengterichting geplaatste subeenheid (+2 in Fig. 1 ter). Zo maakt een enkele cofilin een breekbaar punt op slechts één protofilament zonder het tegenovergestelde protofilament te beïnvloeden, wat niet voldoende is om efficiënte afscheuring te veroorzaken.
