Modificările structurale induse de cofilină în filamentele de actină rămân locale
actina este o proteină citoscheletală majoră care joacă roluri cruciale într-o serie de evenimente biologice care implică generarea de forță și modificări de formă. Monomerii de actină sunt polimerizați în filamente de actină, care servesc ca nucleu al citoscheletului de actină împreună cu multe proteine asociate. Deși actina purificată poate fi polimerizată spontan în condiții fiziologice în eprubete, asamblarea și dezasamblarea actinei sunt controlate spațial și temporal în interiorul celulelor. De exemplu, asamblarea direcțională concertată a filamentelor de actină poate împinge membranele și organele, în timp ce demontarea filamentelor de actină contribuie la remodelarea citoscheletală și reciclarea monomerilor de actină dezasamblați pentru o nouă rundă de polimerizare a actinei. Prin urmare, reglarea coordonată a asamblării și dezasamblării actinei este adesea necesară pentru a obține comportamente celulare normale. În special, dezasamblarea filamentului de actină este o sarcină dificilă în citoplasmă. Odată ce actina este polimerizată, disocierea spontană lentă a subunităților de actină din filamente limitează rata cifrei de afaceri globale a actinei. În plus, citoplasma conține, în general, concentrații mari de monomeri de actină care pot crește ansamblul net de actină. Unul dintre factorii care promovează dezasamblarea filamentului de actină este factorul de depolimerizare a actinei (ADF)/familia de proteine cofilină, care este exprimată în diferite tipuri de celule în eucariote și implicată în procesele celulare care necesită rearanjarea dinamică a citoscheletului actinei, cum ar fi migrația celulară, citokineza și morfogeneza (1, 2). ADF / cofilin (denumit în continuare cofilin) promovează depolimerizarea actinei și îmbunătățește cifra de afaceri a actinei (3 -5). Cofilina se leagă de partea filamentelor de actină la un raport molar 1:1 (cofilină: subunitate de actină) într-o manieră cooperativă, astfel încât sunt generate clustere de regiuni decorate cu cofilină. Apoi, tăierea filamentului are loc frecvent la sau în apropierea granițelor dintre regiunile decorate cu cofilină și cele goale de pe filament (6, 7). Prin urmare, cofilina separă filamentele de actină cel mai eficient atunci când cofilina se leagă de filamente la densități mici (8). Cu toate acestea, mecanismul de tăiere a filamentului la marginile clusterelor de cofilină rămâne neclar. Filamentele de actină legate de cofilină sunt diferite structural de filamentele de actină goale (9-11), ceea ce a condus la ipoteza că discontinuitățile structurale la limitele dintre regiunile legate de cofilină și cele goale Generează Puncte fragile mecanic (12). Cu toate acestea, alte studii demonstrează că modificările structurale induse de cofilină sunt propagate în regiuni goale (13, 14). Pentru a clarifica această problemă, un grup de colaborare condus de De La Cruz și Sindelar (15) a analizat recent variațiile structurale ale filamentelor de actină cu clustere de cofilină folosind microscopie crioelectronică și a demonstrat că modificările structurale induse de cofilină sunt limitate în două subunități de actină la limite. În PNAS, Huehn și colab. (16) determinați în continuare structurile aproape atomice ale cofilinei și actinei la limite și arătați că cofilina induce doar modificări structurale asupra subunităților de actină la nivel local prin contacte directe, fără a afecta subunitățile de actină vecine într-o regiune goală. Structura de înaltă rezoluție a subunităților de actină la marginea clusterelor de cofilină oferă indicii pentru înțelegerea mecanismului de separare a filamentelor de actină induse de cofilină.
filamentele de actină sunt polimeri elicoidali bicatenari polarizați (17). Polimerizarea actinei într-o manieră de stivuire generează două capete de filament cu proprietăți biochimice distincte: capete ascuțite (sau minus) și ghimpate (sau plus) (18) (Fig. 1A). Cofilin intră în contact cu două subunități de actină poziționate longitudinal pe același protofilament și modifică răsucirea filamentului (9). Cofilina modifică, de asemenea, conformația subunităților de actină, astfel încât contactele longitudinale dintre cele două subunități de actină sunt perturbate (10, 11). Chiar și cu perturbarea indusă de cofilină a legăturilor actină-actină, filamentele de actină saturate cu cofilină nu sunt ușor fragmentate (8) deoarece cofilina acționează ca o punte transversală care stabilizează cele două subunități longitudinale de actină. Când doar o singură moleculă de cofilină este legată de un filament, Huehn și colab. (16) constată că numai subunitatea actinică superioară (partea cu capăt ascuțit) adoptă conformația indusă de cofilină, astfel încât legătura longitudinală actină-actină este întreruptă numai între subunitatea superioară legată de cofilină (i în Fig. 1B) și subunitatea adiacentă poziționată longitudinal (+2 în Fig. 1B). Astfel, o singură cofilină face un punct fragil pe un singur protofilament fără a afecta protofilamentul opus, ceea ce nu este suficient pentru a provoca o separare eficientă.
