Indukowane kofiliną zmiany strukturalne w włóknach aktyny pozostają lokalne
aktyna jest głównym białkiem cytoszkieletu, które odgrywa kluczową rolę w wielu wydarzeniach biologicznych obejmujących wytwarzanie siły i zmiany kształtu. Monomery aktyny są polimeryzowane w włókna aktyny, które służą jako rdzeń cytoszkieletu aktyny wraz z wieloma powiązanymi białkami. Chociaż oczyszczona aktyna może być spontanicznie polimeryzowana w warunkach fizjologicznych w probówkach, montaż i demontaż aktyny są kontrolowane przestrzennie i czasowo w komórkach. Na przykład, uzgodniony Kierunkowy montaż włókien aktyny może popychać membrany i organelli, podczas gdy demontaż włókien aktyny przyczynia się do przebudowy cytoszkieletu i recyklingu zdemontowanych monomerów aktyny dla nowej rundy polimeryzacji aktyny. Dlatego skoordynowana Regulacja montażu i demontażu aktyny jest często wymagana do osiągnięcia normalnych zachowań komórkowych. W szczególności demontaż włókna aktyny jest trudnym zadaniem w cytoplazmie. Po polimeryzacji aktyny, powolna spontaniczna dysocjacja podjednostek aktyny z włókien ogranicza szybkość całkowitego obrotu aktyny. Ponadto cytoplazma zazwyczaj zawiera wysokie stężenia monomerów aktyny, które mogą zwiększyć montaż aktyny netto. Jednym z czynników, które promują demontaż włókien aktyny, jest rodzina białek depolimeryzujących aktynę (ADF) / kofilina, która ulega ekspresji w różnych typach komórek u eukariotów i bierze udział w procesach komórkowych, które wymagają dynamicznej rearanżacji cytoszkieletu aktyny, takich jak migracja komórek, cytokineza i morfogeneza (1, 2). ADF / kofilina (zwana dalej kofiliną) Promuje depolimeryzację aktyny i zwiększa jej obrót (3⇓-5). Kofilina wiąże się ze stroną włókien aktyny w stosunku molowym 1:1 (podjednostka kofiliny: aktyny) w sposób kooperatywny, tak że generowane są skupiska regionów dekorowanych kofiliną. Następnie zerwanie włókien występuje często na granicy lub w pobliżu granic między dekorowanymi kofilinami i gołymi obszarami na filamencie (6, 7). Dlatego kofilina najskuteczniej zrywa włókna aktyny, gdy kofilina wiąże się z włóknami o niskiej gęstości (8). Mechanizm zrywania włókien na krawędziach skupisk kofilin pozostaje jednak niejasny. Włókna aktyny związane z kofiliną różnią się strukturalnie od gołych włókien aktyny (9⇓-11), co doprowadziło do hipotezy, że nieciągłości strukturalne na granicach między regionami związanymi z kofiliną i gołymi generują mechanicznie kruche punkty (12). Jednak inne badania wykazują, że zmiany strukturalne wywołane kofiliną są propagowane w gołych regionach (13, 14). Aby wyjaśnić ten problem, grupa współpracy kierowana przez De La Cruz i Sindelar (15) niedawno przeanalizowała zmiany strukturalne włókien aktyny z klastrami kofilin przy użyciu mikroskopii krioelektronowej i wykazała, że indukowane kofiliną zmiany strukturalne są ograniczone w dwóch podjednostkach aktyny na granicach. In PNAS, Huehn et al. (16) dalej określ bliskie atomowe struktury kofiliny i aktyny na granicach i pokaż, że kofilina tylko indukuje zmiany strukturalne na podjednostkach aktyny lokalnie przez bezpośrednie kontakty bez wpływu na sąsiednie podjednostki aktyny w gołym regionie. Struktura podjednostek aktyny o wysokiej rozdzielczości na marginesach klastrów kofilin dostarcza wskazówek do zrozumienia mechanizmu kofilinowego odcinania włókien aktyny.
włókna aktyny są spolaryzowanymi dwuniciowymi polimerami spiralnymi (17). Polimeryzacja aktyny w sposób układania w stos generuje dwa końce włókien o różnych właściwościach biochemicznych: spiczaste (lub minus) i kolczaste (lub plus) końce (18) (Fig. 1a). Kofilina styka się z dwiema pozycjami wzdłużnymi podjednostek aktyny na tym samym protofilamencie i zmienia skręt włókna (9). Kofilina zmienia również konformację podjednostek aktyny w taki sposób, że styki podłużne między dwiema podjednostkami aktyny są zakłócone (10, 11). Nawet przy indukowanym przez kofilinę zaburzeniu wiązań aktyna-aktyna, nasycone kofiliną włókna aktyny nie są łatwo fragmentowane (8), ponieważ kofilina działa jako mostek krzyżowy, który stabilizuje dwie podłużne podjednostki aktyny. Gdy tylko jedna cząsteczka kofiliny jest związana z włóknem, Huehn et al. (16) znajdź, że tylko górna (spiczasta strona) podjednostka aktyny przyjmuje konformację indukowaną kofiliną, tak że podłużne Wiązanie aktyna-aktyna jest zakłócone tylko między górną podjednostką związaną z kofiliną (i na Fig. 1B) oraz sąsiadującą podjednostkę ustawioną wzdłużnie (+2 na Fig. 1B). W ten sposób pojedyncza kofilina tworzy delikatny punkt na tylko jednym protofilamencie bez wpływu na przeciwległy protofilament, co nie jest wystarczające do skutecznego zerwania.
