Miosina

La superfamiglia della miosina è una famiglia di proteine ​​ampia e diversificata, e i suoi membri, che sono raggruppati in molte classi, sono coinvolti in una serie di percorsi cellulari. La miosina, è un generatore di forza del muscolo scheletrico, cardiaco e liscio ed è stata la prima proteina scoperta nel tessuto muscolare scheletrico in quella che è ora una grande superfamiglia di proteine ​​motrici.

La miosina infatti è un motore molecolare che converte l’energia chimica in forza meccanica attraverso l’idrolisi dell’ATP. Questa traduzione di energia chimica in movimento è mediata da cambiamenti nella forma della miosina derivanti dal legame dell’ATP.

La forma isolata dal muscolo è ora chiamata miosina II, o convenzionale. La forma non muscolare di questo stesso tipo di miosina si trova in quasi tutte le cellule eucariote ed è il motore che alimenta la citochinesi e svolge un ruolo nella locomozione cellulare.

Struttura della miosina

Sono state trovate diverse isoforme negli eucarioti, ciascuna diversa per il tipo di catene di cui è composta. Tutte le miosine sono composte da un dominio di “coda” diverso al loro terminale carbossilico e da un dominio di “testa” globulare al loro terminale amminico.

Una molecola di miosina è composta da sei subunità ovvero due catene pesanti e quattro catene polipeptidiche leggere. Le due catene pesanti sono avvolte l’una attorno all’altra per formare una doppia elica. Questa elica funge da coda della molecola di miosina formando la maggior parte della struttura molecolare.

Le due catene pesanti divergono a un’estremità per formare un angolo di 120 gradi. L’estremità di ogni catena subisce una piegatura per formare una struttura globulare che costituisce la maggior parte della testa della miosina o ponte trasversale. Le due catene leggere uniscono la struttura globulare alle teste della molecola.

Classificazione

Le miosine sono notevolmente diverse per struttura e funzione. Ad oggi, 15 sottofamiglie sono state definite da omologie di sequenza. I membri della superfamiglia della miosina sono raggruppati in molte classi che vengono indicate con numeri romani. Si la quindi la miosina di:

Classe I

Così chiamata perché ha un solo gruppo di testa. Non forma filamenti e si trova spesso associata alle membrane ed è presente in almeno tre isoforme. È un tipo di proteina della miosina associata principalmente alle strutture della membrana, alle regioni corticali ricche di actina come i filopodi e i lamellipodi. In molti tipi di cellule è implicata sia nell’endocitosi che nell’esocitosi, quindi potrebbe svolgere un ruolo importante nella consegna e nel riciclaggio dei recettori.

Classe II

E’ la forma associata alla motilità muscolare può essere di tipo muscolare e non muscolare e ha numerose isoforme. La miosina II è la proteina motrice che costituisce i filamenti spessi dei muscoli dove, interagendo con i filamenti sottili contenenti actina, determina, negli animali, la contrazione muscolare alimentata dall’ ATP.

Essa è presente anche nelle cellule non muscolari degli animali e negli organismi come funghi e amebe dove, insieme all’actina, interviene nella divisione cellulare, nella migrazione cellulare, nell’endocitosi e nell’esocitosi e nei cambiamenti nella forma cellulare

È una proteina motrice bipolare basata sull’actina ed è costituita da due catene pesanti identiche ciascuna di 200 kDa e da due catene leggere   ciascuna di 20 kDa. Ha due teste legate a una coda estesa a spirale α-elica di 16 nm. La testa può essere divisa in un dominio motore globulare che contiene i siti di legame catalitico e dell’actina e una regione intermedia che lega le catene leggere. Il dominio della coda sostiene la formazione del filamento. Le teste sono costituite ciascuna da un dominio motore, che idrolizza l’ATP e si lega all’actina, e da un dominio di catena leggera contenente una catena leggera regolatrice e una catena leggera essenziale. Le molecole di miosina II polimerizzano in filamenti tramite l’associazione delle loro code, formando una struttura portante compatta, con le teste sulla sua superficie.

La miosina II non muscolare agisce come regolatore principale della morfologia cellulare, con un ruolo in diversi processi cellulari essenziali, tra cui la migrazione cellulare e la plasticità delle spine dendritiche post-sinaptiche nei neuroni.

Classe III

E’ il membro più diverso della superfamiglia della miosina, avendo un dominio con omologia a una proteina chinasi infatti il dominio ammino-terminale assomiglia alle proteine-​​chinasi. È espressa prevalentemente nelle cellule sensoriali sia negli invertebrati che nei vertebrati, dove si localizza per elaborare strutture ricche di filamenti di actina

Classe IV

Ha un singolo motivo legante la calmodulina e un’omologia simile ai domini della coda della miosina VII e XV.

Classe V

E’ un motore molecolare dimerico costituito da due catene pesanti contenenti le teste della miosina e un collo. Le due teste sono tenute insieme da uno stelo a spirale e ogni testa contiene un dominio catalitico responsabile del legame dell’actina e dell’idrolisi dell’ATP, e un dominio di legame della catena leggera che probabilmente agisce come un braccio di leva per amplificare piccoli cambiamenti conformazionali dipendenti dai nucleotidi nel dominio.

Classe VI

A differenza di quasi tutte le altre miosine, si sposta verso l’estremità negativa dei filamenti di actina e funziona in una varietà di processi intracellulari come il traffico della membrana vescicolare, la migrazione cellulare e la mitosi. Questi diversi ruoli sono mediati dall’interazione con un numero di diversi partner di legame presenti nei complessi multiproteici.

Di particolare interesse nel mondo vegetale sono le miosine vegetali classificate in due gruppi specifici ovvero le classi VIII e XI. La maggior parte delle piante ha sviluppato un sistema actina-miosina unico per il traffico intracellulare.

Contrazione muscolare e ATP

La contrazione muscolare coinvolge l’interazione dei filamenti proteici miosina e actina.  Per far sì che le cellule conservino energia quando non è necessaria l’attività contrattile, l’attività ATPasi della miosina e la capacità di legare l’actina sono disattivate. Nel muscolo rilassato, le teste della miosina si trovano vicino allo scheletro del filamento spesso, lontano dai filamenti sottili, riducendo al minimo la loro interazione con l’actina e il loro turnover di ATP.

Quando è richiesta l’attività contrattile delle cellule muscolari o non muscolari, l’attività della miosina viene attivata o potenziata dalla fosforilazione della catena leggera regolatrice o dal legame dello ione calcio alla  catena leggera essenziale.

Nello stato inibito i filamenti di miosina si disassemblano in monomeri o piccoli oligomeri in cui la coda si piega in tre segmenti e le teste si piegano all’indietro e interagiscono tra loro e con la coda piegata. L’attività delle teste è altamente inibita attraverso queste interazioni intramolecolari in cui una testa è impedita a legarsi all’actina attraverso la sua interazione con l’altra testa libera che, a sua volta, ha la sua attività ATPasi inibita dal legame con la testa bloccata.

Quando la miosina è polimerizzata in filamenti spessi, come nel muscolo, le code non sono piegate ma rimangono estese, come richiesto per la formazione del filamento ma le teste sulla superficie del filamento subiscono interazioni testa-testa simili che, insieme alle interazioni con altre teste e con lo scheletro del filamento, inibiscono l’attività della testa

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