Miosina: características, estrutura, tipos e função

A miosina é um motor molecular, proteico, capaz de mover-se em filamentos de actina no citosol. A energia que impulsiona o deslocamento da miosina vem da hidrólise do ATP. Por esse motivo, a miosina é geralmente definida como uma enzima mecânico-química.

Nos eucariotos, a miosina é uma proteína muito abundante. Existem diferentes tipos de miosina, que são codificados por uma família de genes. Em leveduras, cinco classes são distinguidas, enquanto em mamíferos dezenas foram descritas.

Miosina: características, estrutura, tipos e função 1

Fonte: David Richfield (Usuário: Slashme) Ao usar esta imagem em obras externas, ela pode ser citada da seguinte forma: Richfield, David (2014). “Galeria médica de David Richfield.” Jornal de Medicina 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.009. ISSN 2002-4436. [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]

A miosina tem uma grande variedade de funções. A miosina I, juntamente com a actina, participa do movimento dos queratócitos.

A miosina II fornece rigidez à membrana plasmática, participa de citocinesia e contração muscular. Ambas as miosinas I e II colaboram com a migração celular. As miosinas I e V realizam o transporte de vesículas ao longo dos filamentos de actina.

Estrutura

Nas micrografias eletrônicas, a estrutura típica das isoformas de miosina tem três domínios: cabeça, pescoço e cauda. Por hidrólise com quimotripsina, obtém-se um segmento constituído por cabeça e pescoço, denominado meromiosina pesada (HMM), e um segmento de cauda, ​​denominado meromiosina leve (LMM).

O domínio da cabeça é a extremidade do terminal N da cadeia pesada, e o domínio da cauda é a extremidade do terminal C da cadeia leve.

As classes de miosina podem ser distinguidas pelo número de cadeias polipeptídicas que a compõem e pela abundância e tipo de cadeia leve presa ao pescoço.

A miosina I possui uma cadeia polipeptídica, que forma uma cabeça e sua cauda não possui regiões alfa helicoidais. Enquanto as miosinas I e V têm duas cadeias polipeptídicas e, portanto, formam duas cabeças e uma cauda, ​​nas quais as cadeias alfa helicoidais são enroladas para formar uma estrutura semelhante à bengala.

As miosinas I e V possuem locais de ligação à calmodulina, que regula e fixa Ca +2 , nas cadeias leves. A miosina I fixa o Ca +2 nas cadeias leves, mas diferente da calmodulina.

Caracteristicas

No nível mecânico-químico, as miosinas têm três características, a saber:

– A cabeça da miosina é o domínio motor que avança em etapas discretas: a união da cabeça da miosina com um filamento de actina, sua inclinação e subsequente separação produzem o movimento da miosina. Este processo é cíclico e depende do ATP.

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– Alterações na conformação: a hidrólise de uma molécula de ATP é acoplada a cada etapa de uma molécula de miosina, através de níveis de amplificação e transmissão. Isso implica grandes alterações conformacionais da miosina.

O primeiro nível de amplificação é causado pela perda do grupo gama-fosfato do ATP, o que permite uma reorganização dos elementos estruturais no local de ligação do ATP. Essa reorganização é coordenada com alterações estruturais no local de ligação da actina.

O segundo nível de amplificação envolve a comunicação da mudança conformacional no local ativo aos componentes estruturais do carboxil terminal.

– Direcionalidade: verificou-se que as miosinas têm uma polaridade, ou direcionalidade reversa, na direção da extremidade (+) do filamento de actina. Esta conclusão vem das experiências de deslizamento do filamento de actina, usando microscópio óptico de fluorescência.

Funções

A miosina, juntamente com a actina, participa da contração muscular, adesão celular, citocinese, concessão de rigidez às membranas corticais e deslocamento de algumas vesículas, entre outras funções.

Defeitos de miosina podem causar condições patológicas. Por exemplo, defeitos nas miosinas I e V estão relacionados, respectivamente, a miopatias da miosina e distúrbios da pigmentação (síndrome de Griscelli). Enquanto distúrbios nas isoformas da miosina VI causam perda auditiva.

Contração muscular

A unidade funcional e estrutural do músculo esquelético é o sarcômero. Durante a contração muscular, o comprimento do sarcômero atinge 30% do seu comprimento original.

Os sarcômeros são constituídos por filamentos grossos, de miosina e filamentos finos de actina, que são organizados de maneira complexa. Em geral, as cabeças de miosina estão localizadas nas extremidades distais do filamento e suas caudas em direção ao centro do sarcômero, e a organização é bipolar.

Para que ocorra contração muscular, as cabeças da miosina, de extremidades opostas, devem se mover em direção ao disco Z ou à extremidade (+) do filamento. Como a organização dos filamentos espessos é bipolar, ocorre o deslizamento dos filamentos finos sobre os filamentos espessos, impulsionado pelo ATP.

A força do deslocamento é produzida porque centenas de cabeças de miosina, de um filamento espesso, interagem com um filamento fino.

Citocinese

Durante a mitose, quando os microtúbulos dos pólos dos fusos se separam, a actina e a miosina II formam um anel contrátil no equador da célula. Esse anel se contrai diminuindo seu diâmetro e dividindo a célula em duas partes.

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Conceder rigidez às membranas corticais

Nas células mutantes que não possuem miosina II, a membrana plasmática se deforma facilmente quando uma força externa é aplicada. Isso acontece porque a miosina II fornece força de agregação às proteínas da membrana plasmática.

Adesão celular

No tecido epitelial, feixes contráteis de actina e miosina II estão localizados nas proximidades da membrana plasmática e formam um cinto circular que circunda a superfície celular interna. Este cinto circular determina a forma da célula e mantém a ligação entre as células.

O contato entre as células ocorre pela fixação do cinto circular às moléculas de adesão celular, por meio de proteínas de ligação.

Deslocamento de algumas vesículas

Evidências experimentais revelam que a miosina V realiza o transporte de membranas do aparelho de Golgi para a periferia da célula. Algumas evidências são:

– Nas células do tecido nervoso, por imunofluorescência de astrócitos, verificou-se que a miosina V está localizada próxima ao Golgi.

– Nas leveduras, mutações no gene da miosina V interrompem a secreção de proteínas e, consequentemente, as proteínas se acumulam no citosol.

– As isoformas da miosina I são responsáveis ​​pelo transporte de vacúolos para a membrana celular. Utilizando anticorpos específicos contra as isoformas da miosina I, verificou-se que as referidas isoformas estão localizadas em diferentes partes da célula.

Por exemplo, quando uma ameba viva é marcada com um anticorpo contra a miosina IC, o transporte do vacúolo para a membrana é interrompido. Por esse motivo, o vacúolo se expande e a célula explode.

Doenças relacionadas à miosina

Miosinas e perda auditiva

Existem numerosos genes e mutações que causam perda auditiva. Esta doença é frequentemente monogenética.

Mutações nas miosinas não convencionais, com uma ou duas cabeças de miosina, afetam o funcionamento do ouvido interno. Algumas das isoformas de miosina mutadas são miosina IIIA, miosina VIIA e miosina XVA. Recentemente, duas mutações na miosina VI foram descobertas.

As mutações na miosina VI são c.897G> T e p.926Q. A primeira mutação afeta uma região que interage com o local ativo, chamado Switch I. Homozigoto para a mutação exibe precocemente o fenótipo, causando efeitos graves.

A segunda mutação afeta uma região de resíduos carregados, em uma hélice alfa na cauda da miosina VI. Essa região é importante para a dimerização proximal do motor e afeta a função estereociliar da miosina VI.

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Outra mutação é o p.Asn207Ser, que produz um motor incapaz de produzir força. Isso ocorre porque o Asn 207 é um resíduo de aminoácido do local ativo, cuja função é a ligação e a hidrólise do ATP.

A mutação p.Arg657Trp causa a perda da função da miosina VI. O resíduo Arg está envolvido nas alterações conformacionais que acoplam a hidrólise ao movimento da miosina.

Miosina X e câncer

A miosina X (Myo10) é uma miosina não convencional que é expressa no cérebro, endotélio e muitos epitélios. Myo10 e três tipos de projeções baseadas em actina (filópodes, invasópodes e projeções semelhantes a filópodes) funcionam durante a metástase do câncer.

As células cancerígenas invasivas têm um grande número de filopodia e expressam altos níveis de fascínio. Esta proteína reticulada entre os filamentos de actina. Para escapar do tumor primário, formam-se os invasópodos, ricos em atividade proteolítica, que digerem a matriz extracelular circundante.

Quando as células atingem a matriz extracelular, projeções semelhantes aos filodos ajudam a dispersar e colonizar. Altos níveis de Myo10 indicam alta agressividade e metástase no câncer de mama.

O silenciamento MyoX causa perda do caráter metastático das células, que são incapazes de formar projeções baseadas em actina. Todas essas projeções têm aderências à base de integrina, que são transportadas pelo Myo10 dentro do filopódio.

MyoX está envolvido na formação de centrossomas. A ausência de MyoX favorece a formação de eixos multipolares. MyoX também está envolvido na sinalização em células cancerígenas. Por exemplo, MyoX é ativado por 3,4,5, – trifosfato de inositol (PIP3).

Referências

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., et al. 2007. Biologia Molecular da Célula. Garland Science, Nova Iorque.
  2. Brownstein, Z., Abu-Rayyan, A., Karfunkel-Doron, D., Sirigu, S., Davido, B., Shohat, M., Frydman, M., Houdusse, A., Kanaan, M., Avraham , K. 2014. Novas mutações de miosina para perda auditiva hereditária reveladas por captura genômica direcionada e sequenciamento massivamente paralelo. European Journal of Human Genetics, 22: 768-775.
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  5. Schliwa, M. e Woehlke, G. 2003. Motores moleculares. Nature, 422: 759-765.
  6. Vale, RD 2003. A Caixa de Ferramentas Motor Molecular para Transporte Intracelular. Cell 112: 467-480.

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