Kinesin predstavlja kompleks određenog motora proteini u eukariotskim stanicama. Zajedno s ostalim motorima proteini kao što su dinein ili miozin i drugi strukturni proteini, on je uključen u sastavljanje citoskeleta. Služi za transport makromolekula, vezikula i staničnih organela iz citoplazme ili jezgre prema staničnim membranama.
Što je kinesin?
Kinesini su skupina motora proteini sa sličnim svojstvima i funkcijama. Sastoje se od dva teška i dva lagana proteinska lanca. Na teškim lancima proteina nalaze se glava regiji vrati repni dio molekule. Lagani proteinski lanci pričvršćuju se na repni dio. Kinesin služi za transport staničnih organela, vezikula i biomolekula duž mikrotubula. Mikrotubule predstavljaju sustav tračnica izrađenih od proteina tubulina, koji uvijek raste od jezgre prema stanična membrana. Rastući kraj mikrotubula naziva se plus kraj. Dakle, kinezin transportira biokemijske i stanične organele samo u smjeru plus kraja (anterogradni transport). Transport u smjeru minus kraja (retrogradni transport) potiče kompleks drugih motornih bjelančevina, dinein. Kinesin postoji kao dimer. Unutar kvartarne strukture proteina, dva teška i dva lagana lanca tvore proteinski kompleks, koji nema kovalentnu vezu između pojedinih proteinskih lanaca. Dakle, kinesin ima dvije motoričke domene (glava domene) koji su odgovorni za kretanje duž mikrotubula.
Funkcija, radnja i uloge
Glavna funkcija kinezina je transport staničnih komponenata i molekule od unutar stanice prema staničnim membranama. To uključuje uklanjanje razgrađenih staničnih komponenata iz stanice, dovođenje enzimi za lučenje, lučenje hormoni, dovodeći membranske proteine od mjesta sinteze do membrane i još mnogo toga. Signalne tvari za komunikaciju između stanica također se prenose u izvanstanično područje. Na primjer, u neuronima se neurotransmiteri prenose unutar vezikula od stanične jezgre do aksona i sinapse. Odatle se neurotransmiteri koriste za prijenos signala drugim živčanim stanicama. Mjehurići, stanične organele ili biomolekule vežu se za kinesine povezujući proteine. Uz pomoć dviju motoričkih domena (glava), kompleks kinesina prolazi duž mikrotubule. U tom procesu, vezanje jednog glava se više puta oslobađa prijenosom energije cijepanjem ATP-a do ADP-a, dok se vezanje druge glave kinezina u početku zadržava. Međutim, odvojeno područje glave odmah se ponovno veže za drugo mjesto vezanja mikrotubule u smjeru plus kraja, dok se istodobno druga domena glave odvaja pod cijepanjem ATP-a. Rascjep ATP-a do ADP-a na mjestu vezanja kinezina na mikrotubulama rezultira konformacijskom promjenom cijelog kinezin-kompleksa, što pokreće njegovu kretanje. Taj se postupak ponavlja sve dok kinezinski kompleks ne dosegne stanična membrana. Na odredištu, organele stanice ili molekule koji se prevoze odcijepljeni su od kompleksa kinezina.
Formiranje, pojava, svojstva i optimalne vrijednosti
Kinesin se nalazi u svim eukariotskim stanicama. Među njima postoje razni proteini kinezina. Međutim, ovaj se proteinski kompleks malo promijenio u filogeniji eukariotskih organizama u funkcionalno važnom području glave. Njegova je funkcija potpuno ista kod jednoćelijskih eukariota poput ameba kao i kod višećelijskih organizama životinjskog i biljnog carstva. Kinesin prevozi stanične organele i molekule prema stanična membrana. Interakcija kinesina i mikrotubula također predstavlja univerzalni fenomen. U repnom dijelu proteinskog kompleksa događaju se manje genetske promjene. Ova regija reagira na promjene komponenata koje se moraju transportirati i prethodno prirodno vezati za kinezin. Kinezini nisu povezani s dineinima, koji organiziraju transport molekula i molekularnih kompleksa iz stanične membrane prema jezgri. Međutim, povezani su s miozinom, koji je uz pomoć aktina odgovoran za kretanje mišića i, unutar stanice, za male transportne putove staničnih organela zbog sličnih obrazaca kretanja.
Bolesti i poremećaji
U vezi s mutacijama u kinezinskom kompleksu mogu se pojaviti poremećaji unutarstaničnog transporta. Unutar tih poremećaja postoji kompleks neuroloških poremećaja poznat kao nasljedne spastične paraplegije (HSP). Postoji preko 50 različitih vrsta ovog poremećaja, a sve su genetske. Točnije, proučavana je spastična paraliza kralježnice SPG 10. Kod ove bolesti mutacija rezultira neispravnom proizvodnjom kinezinskog kompleksa zvanog KIF5A. Neke se aktivne tvari i stanične organele prevoze pogrešno i više ne dosežu mjesto djelovanja. To su posebno aktivne tvari koje su potrebne u aksonima neurona. Odgovarajući neuroni se degeneriraju i više ne mogu pravilno prenositi impulse pokreta. Ovaj poremećaj utječe na noga motorička funkcija. To rezultira povećanjem spastične paralize nogu. U uznapredovalom stadiju bolesti, oboljeli pacijent ovisi o invalidskim kolicima. Međutim, spastične paraplegije skupina su nekoliko poremećaja sa sličnim simptomima. Oni se temelje na različitim mutacijama. Dakle, 48 različitih gen lokusi HSP-a su poznati. Pored ograničenja noga motoričke funkcije, mogu se pojaviti i drugi neurološki simptomi, ovisno o bolesti. Sumnja se da su i druge neurodegenerativne bolesti uzrokovane transportnim poremećajima unutar stanice. Međutim, potrebna su daljnja istraživanja kako bi se istražili točni odnosi. Do sada je sve više dokaza da su posebno pogođene živčane stanice kada je funkcija kinezina poremećena. U kojoj su mjeri pogođene ostale tjelesne stanice, još nije dovoljno poznato.
