Ақтын – жасушаның құрылымдық және қызметтік негізі

Кіріспе

Ақуыз отбасы

Жасушаның микрофиламенттерді динамикалық түрде құрастыру қабілеті, оның қоршаған ортаға немесе организмнің ішкі сигналдарына жауап ретінде өзін жылдам қайта құруына мүмкіндік беретін тіреу құрылысын қамтамасыз етеді, мысалы, жасуша мембранасының сіңіруін арттыру немесе жасуша тінін қалыптастыру үшін жасушаның жабысуын күшейту. Басқа ферменттер немесе органеллалар, мысалы, кірпікшелер, сыртқы жасушалық мембрананың деформациясын бақылау үшін осы тіреу құрылысына бекітілуі мүмкін, бұл эндоцитоз бен цитокинез процестерін жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Ол өзіндік қозғалыс жасауға немесе молекулалық моторлардың көмегімен қозғалуға қабілетті. Сондықтан актин кеуекшелер мен органеллалардың жасуша ішіндегі тасымалы, сондай-ақ бұлшықеттердің жирылуы және жасушалық көші-қон сияқты процестерге үлес қосады. Осы себепті ол эмбриогенезде, жараның жазылуында және қатерлі ісік жасушаларының инвазивтілігінде маңызды рөл атқарады. Актиннің эволюциялық тегі эквивалентті ақуыздары бар прокариоттық жасушаларға дейін жетеді. Прокариоттар мен археялардың актин гомологтары бір немесе бірнеше жіптен тұратын әртүрлі спиральді немесе түзу сызықты талшықтарға полимерленеді. Дегенмен, жіп ішіндегі байланыстар мен нуклеотидтерді байланыстыру орындары прокариоттарда да, археяларда да сақталады. Соңында, актин гендік экспрессияны бақылауда маңызды рөл атқарады. Көптеген аурулар мен сырқаттар актиннің немесе онымен байланысты ақуыздардың өндірісін реттейтін гендердің аллельдеріндегі мутациялардың нәтижесінде пайда болады. Актиннің өндірісі кейбір патогенді микроорганизмдердің инфекция процесінде де маңызды. Адамда актин өндірісін реттейтін әртүрлі гендердегі мутациялар бұлшықет ауруларын, жүректің көлемі мен функциясының өзгеруін, сондай-ақ есту қабілетінің жоғалуына (саңыраулыққа) әкелуі мүмкін. Цитоскелеттің құрамы жасуша ішіндегі бактериялар мен вирустардың патогенділігімен де байланысты, әсіресе иммундық жүйенің әрекеттерінен қашуға қатысты процестерде.

Цитоскелет

Актінің әртүрлі құрылымдары мен функциялары бар бірнеше түрі бар. α актині тек қана бұлшық ет талшықтарында кездеседі, ал β және γ актиндері басқа жасушаларда табылмайды. Осы екінші түрлердің жаңару жылдамдығы жоғары болғандықтан, көпшілігі тұрақты құрылымдардың сыртында орналасқан. Бұлшықет жасушаларынан басқа жасушалардағы микрофиламенттер үш түрде кездеседі: Осы құрылымда актин сақиналары, көршілес актин сақиналарын байланыстыратын спектрин тетрамерлерімен бірге, аксон мембранасын қолдайтын біртұтас цитоскелетті құрайды. Құрылымның периодтығы аксондардағы натрий иондарының каналдарын да реттеуі мүмкін.

Ашытқылар

Актиннің цитоскелеті ашытқыларда эндоцитоз, цитокинез, жасушалық полюстік анықтау және морфогенез процестерінің кілті болып табылады. Бұл процестер актинге ғана емес, сонымен қатар 20-30 байланысты белоктарға тәуелді, олардың барлығы жоғары дәрежеде эволюциялық сақталуға ие, көптеген сигналдық молекулалармен бірге. Бұл элементтердің үйлесімді жұмысы жасушаның ішкі және сыртқы стимулдарға жауап беруін анықтайтын кеңістіктік және уақытша модульденген құрылымды құруға мүмкіндік береді. Актинмен байланысты үш негізгі элемент ашытқыларда кездеседі: жапсырмалар, жіпшелер және сақиналар. Олар ұзаққа созылмаса да, олардың құрылымы үнемі полимерлену және деполимерлену процестерінің нәтижесінде динамикалық тепе-теңдікте болады. Олардың құрамында 16 кДа молекулалық салмағы бар және COF1 генімен кодталған ADF/кофилин, микрофиламенттердің ыдырауына көмектесетін кофилин кофакторы Aip1, аденолатциклаза ақуыздарымен байланысты процестерді реттейтін Srv2/CAP, актин мономерлерімен байланысты шамамен 14 кДа салмағы бар профилин және жапсырмалардың ұйымдастырылуына қатысатын 40 кДа салмағы бар твинфилин сияқты бірнеше қосымша белоктар бар. Өсімдік жасушаларының көпшілігі морфологиясын анықтайтын жасуша қабырғасына ие болғанымен, олардың микрофиламенттері цитоплазмалық ағыстар және миозин сияқты жасушалық белсенділіктерді жүзеге асыру үшін жеткілікті күшті тудыра алады. Актин органеллалардың қозғалысына және жасушалық морфогенезге қатысады, бұл жасушаның бөлінуі, сондай-ақ жасушаның созылуы және дифференциациялануын қамтиды. Өсімдіктердегі актин цитоскелетімен байланысты ең маңызды белоктар: F-актин полимерлендіруді бастай алатын формандар; эукариоттарға тән және Arabidopsis thaliana-да екі түрлі кластағы 17 генмен кодталған типтік молекулалық мотор – миозин; актинмен байланыса алатын және жасушадағы хлоропластардың кеңістіктегі таралуына қатысатын CHUP1; Гольджи аппаратының морфологиясын және жасуша қабырғасындағы ксилоглюкандардың құрамын анықтайтын KAM1/MUR3; актин жасушалық құрылымдарының пайда болуын жеңілдететін NtWLIM1; және мембраналар мен микрофиламенттердегі органеллалардың байланысына қатысатын және организмнің стресске реакциясында рөл атқаратын ERD10.

Actin's cytoskeleton is key to the processes of endocytosis, cytokinesis, determination of cell polarity and morphogenesis in yeasts. In addition to relying on actin, these processes involve 20 or 30 associated proteins, which all have a high degree of evolutionary conservation, along with many signalling molecules. Together these elements allow a spatially and temporally modulated assembly that defines a cell's response to both internal and external stimuli. Yeasts contain three main elements that are associated with actin: patches, cables, and rings. Despite not being present for long, these structures are subject to a dynamic equilibrium due to continual polymerization and depolymerization. They possess a number of accessory proteins including ADF/cofilin, which has a molecular weight of 16kDa and is coded for by a single gene, called COF1; Aip1, a cofilin cofactor that promotes the disassembly of microfilaments; Srv2/CAP, a process regulator related to adenylate cyclase proteins; a profilin with a molecular weight of approximately 14 kDa that is related/associated with actin monomers; and twinfilin, a 40 kDa protein involved in the organization of patches. Even though the majority of plant cells have a cell wall that defines their morphology, their microfilaments can generate sufficient force to achieve a number of cellular activities, such as the cytoplasmic currents generated by the microfilaments and myosin. Actin is also involved in the movement of organelles and in cellular morphogenesis, which involve cell division as well as the elongation and differentiation of the cell. The most notable proteins associated with the actin cytoskeleton in plants include: formins, which are able to act as an F actin polymerization nucleating agent; myosin, a typical molecular motor that is specific to eukaryotes and which in Arabidopsis thaliana is coded for by 17 genes in two distinct classes; CHUP1, which can bind actin and is implicated in the spatial distribution of chloroplasts in the cell; KAM1/MUR3 that define the morphology of the Golgi apparatus as well as the composition of xyloglucans in the cell wall; NtWLIM1, which facilitates the emergence of actin cell structures; and ERD10, which is involved in the association of organelles within membranes and microfilaments and which seems to play a role that is involved in an organism's reaction to stress.

Ядролық актин

Атомдық актин алғаш рет 1977 жылы Кларк пен Мерриам байқап, сипаттады. Авторлар Xenopus laevis жұмыртқаларынан алынған ядролық фракцияда кездесетін, қаңқа бұлшық еттері актинімен бірдей қасиеттерге ие ақуызды сипаттады. Осы уақыттан бері ядродағы актиннің құрылымы мен функциялары туралы көптеген ғылыми еңбектер жарияланды (көру үшін: Hofmann 2009). Ядродағы актиннің бақыланатын деңгейі, актинмен байланысатын ақуыздармен (АБА) өзара әрекеттесуі және әртүрлі изоформалардың болуы актинге көптеген маңызды ядролық процестерде маңызды рөл атқаруға мүмкіндік береді.

Ядролық мембрана арқылы тасымалдау

Актин тізбегінде ядролық локализация сигналы жоқ. Актиннің шағын мөлшері (шамамен 43 кД) оған пассивті диффузия арқылы ядроға енуге мүмкіндік береді. Актиннің ядроға кіруі (вероятно, кофилинмен кешенде) импорт ақуызы импортин 9 арқылы жеңілдетіледі. Ядродағы актиннің төмен деңгейі маңызды болып көрінеді, себебі актиннің тізбегінде екі ядролық экспорт сигнал (NES) бар. Микроинъекцияланған актин ядродан цитоплазмаға жылдам шығарылады. Актин кем дегенде екі жолмен экспортталады: экспортін 1 және экспортін 6 арқылы. SUMOylation сияқты нақты модификациялар ядрода актинді ұстап тұруға мүмкіндік береді. SUMOylation-ды болдырмайтын мутация бета-актинді ядродан жылдам экспорттауға себеп болады.

Ұйым

Ядролық актин негізінен мономер түрінде болады, бірақ динамикалық олигомерлер мен қысқа полимерлерді де құрай алады. Ядролық актиннің ұйымдасуы әртүрлі жасуша түрлерінде өзгеше болады. Мысалы, Ксенопус ооциттерінде (соматикалық жасушаларға қарағанда ядролық актин деңгейі жоғары) актин ядроның архитектурасын тұрақтандыратын жіпшелер құрайды. Бұл жіпшелер флуороформен байланыстырылған фаллоидин бояуы арқасында микроскоппен көрінеді. Биологиялық үлгілерде полимерленген актинді тікелей сандық өлшеуге мүмкіндік беретін жалғыз тест – DNase I тежеу сынағы, эндогенді ядролық актин негізінен мономерлік түрінде болатынын анықтады.

Актиннің изоформалары

Актиннің әртүрлі изоформалары жасуша ядросында кездеседі. Актин изоформаларының деңгейі жасуша өсуін стимуляциялауға немесе көбеюін тоқтатуға және транскрипциялық белсенділікті өзгертуге жауап ретінде өзгеруі мүмкін. Ядролық актинді зерттеу бета-изоформаға бағытталған. Дегенмен, әртүрлі актин изоформаларына қарсы бағытталған антиденелерді қолдану цитоплазмалық бета актинді ғана емес, сонымен қатар альфа және гамма актинді де кейбір жасуша түрлерінде анықтауға мүмкіндік береді. Актиннің әртүрлі изоформаларының болуы оның ядролық процестердегі функциясына маңызды әсер етуі мүмкін, себебі жеке изоформалардың деңгейін тәуелсіз бақылауға болады. Транскрипция – Актин хроматиннің қайта ұйымдастырылуына, транскрипцияның басталуына және транскрипциялық кешенмен өзара әрекеттесуге қатысады. Актин хроматин құрылымын реттеуге қатысады, РНК полимераза I-мен өзара әрекеттеседі. Гендік белсенділікті реттеу – Актин әртүрлі гендердің реттеуші аймақтарына байланысады. Актиннің гендік белсенділікті реттеу қабілеті молекулалық қайта бағдарламалау әдісінде қолданылады, бұл дифференциалдалған жасушалардың эмбрионалық күйіне оралуына мүмкіндік береді. Белсенді хромосома фрагментінің мембрана астынан транскрипция басталатын еухроматинге транслокациясы. Бұл қозғалыс актин мен миозиннің өзара әрекеттесуін қажет етеді. Әртүрлі жасушалық бөліктердің интеграциясы. Актин – цитоплазмалық және ядролық сигналдық жолдарды біріктіретін молекула. Мысалы, in vitro жасушаларды сарысумен стимуляциялауға жауап ретінде транскрипцияның белсендірілуі. Иммундық жауап – Т-жасуша рецепторларын стимуляциялау кезінде ядролық актин полимерленеді және цитокин экспрессиясы мен in vivo антиденелер өндірісі үшін қажет. ДНК жөндеу – Ядролық актин ДНК-ның екі жіпті үзілуін жөндеуге көмектеседі. Жасуша ядросында актиннің жіп тәрізді полимері (F-актин) гомолог емес ұштарды біріктіру жолында да, гомологтық рекомбинациялық жөндеу жолында да әрекет етеді. Schizosaccharomyces pombe ашытқысында актин Arp3, Cdc12, профилин және WASp қатысуымен, алдын ала қалыптасқан микрофиламенттермен бірге ықшамдалатын сақинада белсенді түрде қалыптасады. Сақина құрылғаннан кейін құрылымы үздіксіз құрастыру және бөлшектеу арқылы сақталады, бұл Arp2/3 кешені мен формандардың көмегімен цитокинездің орталық процестерінің біріне кілті болып табылады.

Different isoforms of actin are present in the cell nucleus. The level of actin isoforms may change in response to stimulation of cell growth or arrest of proliferation and transcriptional activity. Research on nuclear actin is focused on isoform beta. However the use of antibodies directed against different actin isoforms allows identifying not only the cytoplasmic beta in the cell nucleus, but also alpha and gamma actin in certain cell types. The presence of different isoforms of actin may have a significant effect on its function in nuclear processes, as the level of individual isoforms can be controlled independently. Transcription – Actin is involved in chromatin reorganization, transcription initiation and interaction with the transcription complex. Actin takes part in the regulation of chromatin structure, interacting with RNA polymerase I,
Regulation of gene activity – Actin binds to the regulatory regions of different kinds of genes. Actin's ability to regulate gene activity is used in the molecular reprogramming method, which allows differentiated cells return to their embryonic state. Translocation of the activated chromosome fragment from under membrane region to euchromatin where transcription starts. This movement requires the interaction of actin and myosin. Integration of different cellular compartments. Actin is a molecule that integrates cytoplasmic and nuclear signal transduction pathways. An example is the activation of transcription in response to serum stimulation of cells in vitro. Immune response Nuclear actin polymerizes upon T cell receptor stimulation and is required for cytokine expression and antibody production in vivo. DNA repair Nuclear actin mediates the repair of DNA double strand breaks. In the cell nucleus, a filamentous polymer of actin (F actin) acts both in the DNA repair pathway of non homologous end joining and in the pathway of homologous recombinational repair. In the fission yeast Schizosaccharomyces pombe, actin is actively formed in the constricting ring with the participation of Arp3, the formin Cdc12, profilin, and WASp, along with preformed microfilaments. Once the ring has been constructed the structure is maintained by a continual assembly and disassembly that, aided by the Arp2/3 complex and formins, is key to one of the central processes of cytokinesis.

Ұяшық ішіндегі сауда

Актин-миозин жұптары жасуша ішінде әртүрлі мембраналық көпіршіктер мен органеллалардың тасымалдануына да қатыса алады. Миозин V органеллалардағы әртүрлі жүк қабылдағыштарына байланысу арқылы белсендіріледі, содан кейін актин талшығы бойымен (+) бағытына қарай қозғалып, жүгін өзімен бірге тартады. Бұл дәстүрлі емес миозиндер АТФ гидролизін көпіршіктер мен органеллалар сияқты жүктерді диффузиядан әлдеқайда жылдам және бағытталған түрде тасымалдау үшін пайдаланады. Миозин V актин талшықтарының тікенді ұшына қарай, ал миозин VI сүйір ұшына қарай қозғалады. Көптеген актин талшықтары тікенді ұшы жасушалық мембранаға, ал сүйір ұшы жасуша ішкі қабатына қарай орналасқан. Бұл орналасу миозин V-нің экспортты жүктерді тиімді тасымалдауына, ал миозин VI-нің импортты жүктерді тиімді тасымалдауына мүмкіндік береді.

Басқа биологиялық процестер

Актиннің дәстүрлі функциясы цитоскелеттің сақталуымен байланысты, демек органеллалардың ұйымдастырылуы мен қозғалысы, сондай-ақ жасушаның пішінін анықтау. Дегенмен, актиннің эукариоттық жасуша физиологиясында кеңірек рөлі бар, сонымен қатар прокариоттарда да ұқсас функцияларды атқарады. Апоптоз. Бағдарламаланған жасуша өлімі кезінде ICE/ced 3 протеазалар тобы (интерлейкин 1β конвертерлі протеазалардың бірі) актинді екі фрагментке ыдыратады; біреуі 15 кДа, екіншісі 31 кДа. Бұл апоптоздың негізін құрайтын жасушаның тірі қалу қабілетін жоятын механизмдердің бірі. Протеаза кальпайннің де осы типтегі жасушаның жойылуына қатысы бар екені көрсетілді; кальпайн ингибиторларын қолдану актин протеолизін және ДНК деградациясын (апоптоздың тағы бір ерекше белгісі) азайтады. Екінші жағынан, стресс-индуцирленген апоптоз актин цитоскелетінің қайта ұйымдасуына (оның полимерленуі де соның ішінде) әкеледі, нәтижесінде стресс талшықтары деп аталатын құрылымдар пайда болады; бұл MAP киназа жолы арқылы белсендіріледі. Жасушалық адгезия және даму. Жасушалар арасындағы адгезия – көпжасушалы организмдерге тән қасиет, ол тіндердің мамандануына және жасушаның күрделілігінің артуына мүмкіндік береді. Жасуша эпителийінің адгезиясында қосылған жасушалардың әрқайсысында актин цитоскелеті және кадериндер клеткадан тыс элементтер ретінде қатысады, ал екеуінің арасындағы байланыс катениндер арқылы жүзеге асырылады. Актин динамикасына араласу организмнің дамуына әсер етеді, шын мәнінде актин соншалықты маңызды элементтің өзінде, резервтік гендер жүйесі бар. Мысалы, Dictyostelium-да α-актинин немесе геляция факторы гені жойылғанда, ағзалар аномальды фенотип көрсетпейді, мүмкін, себебі ақуыздардың әрқайсысы екіншісінің қызметін атқара алады. Дегенмен, екі геннің де жоқтығынан туындаған қос мутацияның дамуына әсер етеді. Ген экспрессиясын модуляциялау. Актиннің полимерлену күйі ген экспрессиясының үлгісіне әсер етеді. 1997 жылы цитокалазин D-нің Schwann жасушаларындағы деполимерленуі осы жүйке жасушаларының миелинизациясына қатысы бар гендердің экспрессиясының ерекше үлгісін тудыратыны анықталды. F-актиннің бір жасушалы организмдердің кейбір тіршілік кезеңдерінде транскриптомды өзгертетіні көрсетілді, мысалы, Candida albicans саңырауқұлағында. Сонымен қатар, актинге ұқсас ақуыздар егеуқұйрықтарда сперматогенезді реттеуде рөл атқарады, ал ашытқыларда актинге ұқсас ақуыздар ген экспрессиясын реттеуде рөл атқарады деп саналады. Шындығында, актин РНК полимеразалармен және транскрипция процесіне қатысатын басқа ферменттермен өзара әрекеттесетін ядролық миозиннің бір түрімен өзара әрекеттескенде транскрипция инициаторы ретінде әрекет ете алады. Стереоцилиялар динамикасы. Кейбір жасушалардың бетінде механосенсорлық функциясы бар жіңішке жіп тәрізді өсінділер пайда болады. Мысалы, осындай органеллалар құлақта орналасқан Корти органында кездеседі. Бұл құрылымдардың басты ерекшелігі – олардың ұзындығын өзгертуге болады. Стереоцилияның молекулалық құрылымына жапсарлас цитозолдағы мономерлермен динамикалық тепе-теңдікте орналасқан парақристалл актин ядросы кіреді. VI және VIIa типті миозиндер осы ядроның барлық бөлігінде, ал миозин XVa стереоцилияның ұзындығына пропорционалды мөлшерде оның шеттерінде болады. Ішкі хиралдылық. Актомиозин желілері жеке жасушаларда ішкі хиралдылықты тудыруға қатысты. Хиральды беттерде өскен жасушалар актомиозинге тәуелді солға/оңға бағыттылықты көрсетеді.

The traditional image of actin's function relates it to the maintenance of the cytoskeleton and, therefore, the organization and movement of organelles, as well as the determination of a cell's shape. However, actin has a wider role in eukaryotic cell physiology, in addition to similar functions in prokaryotes. Apoptosis. During programmed cell death the ICE/ced 3 family of proteases (one of the interleukin 1β converter proteases) degrade actin into two fragments in vivo; one of the fragments is 15 kDa and the other 31 kDa. This represents one of the mechanisms involved in destroying cell viability that form the basis of apoptosis. The protease calpain has also been shown to be involved in this type of cell destruction; just as the use of calpain inhibitors has been shown to decrease actin proteolysis and the degradation of DNA (another of the characteristic elements of apoptosis). On the other hand, the stress induced triggering of apoptosis causes the reorganization of the actin cytoskeleton (which also involves its polymerization), giving rise to structures called stress fibers; this is activated by the MAP kinase pathway. Cellular adhesion and development. The adhesion between cells is a characteristic of multicellular organisms that enables tissue specialization and therefore increases cell complexity. Adhesion of cell epithelia involves the actin cytoskeleton in each of the joined cells as well as cadherins acting as extracellular elements with the connection between the two mediated by catenins. Interfering in actin dynamics has repercussions for an organism's development, in fact actin is such a crucial element that systems of redundant genes are available. For example, if the α actinin or gelation factor gene has been removed in Dictyostelium individuals do not show an anomalous phenotype possibly due to the fact that each of the proteins can perform the function of the other. However, the development of double mutations that lack both gene types is affected. Gene expression modulation. Actin's state of polymerization affects the pattern of gene expression. In 1997, it was discovered that cytocalasin D mediated depolymerization in Schwann cells causes a specific pattern of expression for the genes involved in the myelinization of this type of nerve cell. F actin has been shown to modify the transcriptome in some of the life stages of unicellular organisms, such as the fungus Candida albicans. In addition, proteins that are similar to actin play a regulatory role during spermatogenesis in mice and, in yeasts, actin like proteins are thought to play a role in the regulation of gene expression. In fact, actin is capable of acting as a transcription initiator when it reacts with a type of nuclear myosin that interacts with RNA polymerases and other enzymes involved in the transcription process. Stereocilia dynamics. Some cells develop fine filiform outgrowths on their surface that have a mechanosensory function. For example, this type of organelle is present in the Organ of Corti, which is located in the ear. The main characteristic of these structures is that their length can be modified. The molecular architecture of the stereocilia includes a paracrystalline actin core in dynamic equilibrium with the monomers present in the adjacent cytosol. Type VI and VIIa myosins are present throughout this core, while myosin XVa is present in its extremities in quantities that are proportional to the length of the stereocilia. Intrinsic chirality. Actomyosin networks have been implicated in generating an intrinsic chirality in individual cells. Cells grown out on chiral surfaces can show a directional left/right bias that is actomyosin dependent.

F-актин

Әр түрлі жағдайларда G актин молекулалары "қиық" немесе "F актин" деп аталатын ұзын жіптерге полимерленіп шығады. Бұл F актинді жіптер әдетте бір-біріне оралған актиннің екі спиральді жіптерінен тұрады, олар әр 72 нанометрде (немесе әр 14 G актинді кіші бірлікте) қайталанатын 7-9 нанометрлік спиральді құрайды. F актинді жіптерде G актинді молекулалардың барлығы бір бағытта бағытталған. F актинді жіптің екі ұшы бір-бірінен ерекшеленеді. Бір шетінде (−) шетінде терминал актин молекуласының АТФ-мен байланысу ошағы сыртқа қарайды. Қарсы шетте (+) белгісі бар АТФ-мен байланысу ошағы ілгекке көміліп, көршілес актин молекуласына қатынасады. F актин жіптері өскен сайын жаңа молекулалар бар F актин жіпсінің (+) шетінде қосылуға бейім. Керісінше, жіптер актин мономерлерін жіптің (-) шетінен тастау арқылы қысқарады. Кейбір белоктар, мысалы, кофилин бұрылу бұрышын арттырады, бірақ бұл әртүрлі құрылымдық жағдайларды орнату ретінде түсіндірілуі мүмкін. Олар полимерлендіру процесінде маңызды болуы мүмкін. Бұрылыс радиусы мен жіп қалыңдығын өлшеу туралы келісім аз: алғашқы модельдер 25 Å ұзындығын тағайындаған кезде, криоэлектрондық микроскопиямен қолданатын қазіргі рентген сәулелерінің дифракциялық деректері 23,7 Å ұзындығын ұсынады. Бұл зерттеулер мономерлердің дәл жанасу нүктелерін көрсетті. Кейбірлері бір тізбектің бірліктерімен, бір мономердегі "тікенді" және келесі мономердегі "дөңгелек" шет арасында қалыптасады. Ал көршілес тізбектердегі мономерлер IV субдоменнен шығатын проекциялар арқылы бүйірлік байланыс жасайды, ең маңызды проекциялар C ұшымен және 39–42, 201–203 және 286 қалдықтарын қамтитын үш дене құрайтын гидрофобтық байланыс арқылы қалыптасады. Бұл модельдің айтуынша, жіп мономерлерден "жапсырма" формациясында қалыптасады, онда субдомендер өздері туралы айналады, бұл форма бактериялық актин гомологында да кездеседі. S1 фрагменті миозин II-нің бас және мойын домендерінен тұрады. Физиологиялық жағдайларда АТФ G актинді (мономерлік түрін) АТФ арқылы F актинге (полимерлік түріне) түрлендіреді, мұнда АТФ рөлі маңызды. Бұлшықеттердегі спиральді F актин жіпшесіне 40 нанометрлік ақуыз қосылған тропомиозин молекуласы жатады. F актин күшті де, серпінді де. Басқа полимерлерден айырмашылығы, мысалы, құраушы элементтері ковалентті байланыстармен байланысқан ДНК-дан айырмашылығы, актин жіпшелерінің мономерлері әлсіз байланыстармен жинақталады. Көрші мономерлермен бүйірлік байланыстар осы аномалияны шешеді, бұл теорияда құрылымын әлсіретуі керек, өйткені олар жылулық қозу арқылы бұзылуы мүмкін. Сонымен қатар, әлсіз байланыстар арқасында жіптің ұштары мономерлерді оңай шығара алады немесе кіріктіре алады. Бұл жіптердің жылдам өзгеріп, қоршаған ортаның әсеріне байланысты жасуша құрылымын өзгерте алатынын білдіреді. Бұл процесс биохимиялық механизммен бірге "жиналым динамикасы" деп аталады. Алайда оның жаңадан синтезделген түпнұсқа түрінен толық функционалды түрін алуы ерекше және ақуыз химиясында бірегей болып табылады. Бұл арнайы жолдың себебі дұрыс емес бүлінген актин мономерлерінің болуын болдырмау қажеттілігі болуы мүмкін, олар токсикалық болуы мүмкін, өйткені олар полимерлендірудің тиімсіз терминаторлары ретінде әрекет етуі мүмкін. Дегенмен, цитоскелеттің тұрақтылығын орнату үшін бұл маңызды, сонымен қатар бұл жасуша циклын үйлестіру үшін маңызды процесс. CCT дұрыс бүктеуін қамтамасыз ету үшін қажет. CCT - бұл ІІ топтағы шаперонин, басқа белоктардың бүлінуіне көмектесетін ірі белок кешені. CCT сегіз түрлі кіші бірліктердің (гетеро октамерик) қос сақинасынан тұрады және ол I топтағы шаперониндерден, мысалы, Eubacteria және эукариот органельдерінде кездесетін GroEL-ден ерекшеленеді, өйткені оған орталық каталитикалық қуыстың қақпағы ретінде әрекет ететін шаперон қажет емес. Субстраттар белгілі бір домендер арқылы CCT-мен байланысады. Алғашында оның тек актин мен тубулинмен ғана байланысатыны ойланды, бірақ соңғы иммунопреципитация зерттеулері оның көп сандаған полипептидтермен өзара әрекеттесетінін көрсетті, олар мүмкін субстраттар ретінде жұмыс істейді. Ол реакцияны аяқтау үшін бірнеше рет босату мен катализдің бірнеше кезеңдерін қажет ететін АТФ тәуелді конформациялық өзгерістер арқылы әрекет етеді. Олардың бүлінуін сәтті аяқтау үшін актин мен тубулин префолдин деп аталатын басқа белокпен өзара әрекеттесуі керек, ол гетерогексамерикалық кешен (алты түрлі кіші бірліктен құралған), бұл өзара әрекеттесу соншалықты ерекше, олар бірге эволюциялаған. Актин префолдинмен әлі қалыптасып жатқанда, шамамен 145 аминқышқылынан тұрғанда, әсіресе N-терминальдыдағылармен кешендеседі. Актин немесе тубулин үшін әртүрлі тану кіші бірліктері қолданылады, бірақ кейбір жағдайда үлестік қабаттасу бар. Актинде префолдинмен байланысатын кіші бірліктер, ықтималы бойынша, PFD3 және PFD4, екі жерде байланысады, біреуі 60–79 қалдықтары арасында, екіншісі 170–198 қалдықтары арасында. Актин ашық конформацияда CCT-ге (цитозольді шаперонин) префолдиннің "есіктерінің" ішкі жағынан жүктеліп, жеткізіледі. Содан кейін CCT актиннің кіші бірліктерімен байланыс құрап, тізбектеп бүктеуін тудырады, жай ғана оны қуысқа жабыстырмайды. Сондықтан оның апокальді β доменінде нақты тану аймарлары бар. Бүктеудің бірінші кезеңі 245–249 қалдықтарын танудан тұрады. Келесіде басқа детерминанттар байланыс жасайды. Актин де, тубулин де АТФ болмағанда ашық конформацияда CCT-ге байланысады. Актин жағдайында әрбір конформациялық өзгерісте екі кіші бірлік байланысады, ал тубулин үшін байланыс төрт кіші бірлікпен жүзеге асырылады. Актинде δ және β CCT кіші бірліктерімен немесе δ CCT және ε CCT кіші бірліктерімен өзара әрекеттесетін нақты байланыс тізбектері бар. AMP PNP CCT-ге байланысқаннан кейін субстраттар шаперониннің қуысы ішінде жылжиды. Сондай-ақ, актин жағдайында CAP белгілі бір кофактор ретінде актиннің соңғы бүктелу күйлеріне қатысады деген пікір бар. Каталитикалық механизмның нақты молекулалық егжей-тегжейі әлі толыққанды түсінілмеген. Бұл мәселе бойынша көптеген пікірталас бар болғанымен, "жабық" конформация АТФ гидролизі үшін қажет екені анық, және процеске қатысатын қалдықтар тиісті қашықтыққа жылжиды деп есептеледі.

Under various conditions, G actin molecules polymerize into longer threads called "filamentous " or "F actin". These F actin threads are typically composed of two helical strands of actin wound around each other, forming a 7 to 9 nanometer wide helix that repeats every 72 nanometers (or every 14 G actin subunits). In F actin threads, G actin molecules are all oriented in the same direction. The two ends of the F actin thread are distinct from one another. At one end – designated the (−) end – the ATP binding cleft of the terminal actin molecule is facing outward. At the opposite end – designated (+) – the ATP binding cleft is buried in the filament, contacting the neighboring actin molecule. As F actin threads grow, new molecules tend to join at the (+) end of an existing F actin strand. Conversely, threads tend to shrink by shedding actin monomers from the strand's ( ) end. Some proteins, such as cofilin appear to increase the angle of turn, but again this could be interpreted as the establishment of different structural states. These could be important in the polymerization process. There is less agreement regarding measurements of the turn radius and filament thickness: while the first models assigned a length of 25 Å, current X ray diffraction data, backed up by cryo electron microscopy suggests a length of 23.7 Å. These studies have shown the precise contact points between monomers. Some are formed with units of the same chain, between the "barbed" end on one monomer and the "pointed" end of the next one. While the monomers in adjacent chains make lateral contact through projections from subdomain IV, with the most important projections being those formed by the C terminus and the hydrophobic link formed by three bodies involving residues 39–42, 201–203, and 286. This model suggests that a filament is formed by monomers in a "sheet" formation, in which the subdomains turn about themselves, this form is also found in the bacterial actin homologue MreB. A S1 fragment is composed of the head and neck domains of myosin II. Under physiological conditions, G actin (the monomer form) is transformed to F actin (the polymer form) by ATP, where the role of ATP is essential. The helical F actin filament found in muscles also contains a tropomyosin molecule, which is a 40 nanometre long protein that is wrapped around the F actin helix. F actin is both strong and dynamic. Unlike other polymers, such as DNA, whose constituent elements are bound together with covalent bonds, the monomers of actin filaments are assembled by weaker bonds. The lateral bonds with neighbouring monomers resolve this anomaly, which in theory should weaken the structure as they can be broken by thermal agitation. In addition, the weak bonds give the advantage that the filament ends can easily release or incorporate monomers. This means that the filaments can be rapidly remodelled and can change cellular structure in response to an environmental stimulus. Which, along with the biochemical mechanism by which it is brought about is known as the "assembly dynamic". However, the way it acquires its fully functional form from its newly synthesized native form is special and almost unique in protein chemistry. The reason for this special route could be the need to avoid the presence of incorrectly folded actin monomers, which could be toxic as they can act as inefficient polymerization terminators. Nevertheless, it is key to establishing the stability of the cytoskeleton, and additionally, it is an essential process for coordinating the cell cycle. CCT is required in order to ensure that folding takes place correctly. CCT is a group II chaperonin, a large protein complex that assists in the folding of other proteins. CCT is formed of a double ring of eight different subunits (hetero octameric) and it differs from group I chaperonins like GroEL, which is found in Eubacteria and in eukaryotic organelles, as it does not require a co chaperone to act as a lid over the central catalytic cavity. Substrates bind to CCT through specific domains. It was initially thought that it only bound with actin and tubulin, although recent immunoprecipitation studies have shown that it interacts with a large number of polypeptides, which possibly function as substrates. It acts through ATP dependent conformational changes that on occasion require several rounds of liberation and catalysis in order to complete a reaction. In order to successfully complete their folding, both actin and tubulin need to interact with another protein called prefoldin, which is a heterohexameric complex (formed by six distinct subunits), in an interaction that is so specific that the molecules have coevolved. Actin complexes with prefoldin while it is still being formed, when it is approximately 145 amino acids long, specifically those at the N terminal. Different recognition sub units are used for actin or tubulin although there is some overlap. In actin the subunits that bind with prefoldin are probably PFD3 and PFD4, which bind in two places one between residues 60–79 and the other between residues 170–198. The actin is recognized, loaded, and delivered to the cytosolic chaperonin (CCT) in an open conformation by the inner end of prefoldin's "tentacles" (see the image and note). The CCT then causes actin's sequential folding by forming bonds with its subunits rather than simply enclosing it in its cavity. This is why it possesses specific recognition areas in its apical β domain. The first stage in the folding consists of the recognition of residues 245–249. Next, other determinants establish contact. Both actin and tubulin bind to CCT in open conformations in the absence of ATP. In actin's case, two subunits are bound during each conformational change, whereas for tubulin binding takes place with four subunits. Actin has specific binding sequences, which interact with the δ and β CCT subunits or with δ CCT and ε CCT. After AMP PNP is bound to CCT the substrates move within the chaperonin's cavity. It also seems that in the case of actin, the CAP protein is required as a possible cofactor in actin's final folding states. The exact molecular details of the catalytic mechanism are still not fully understood. Although there is much debate on this issue, it seems certain that a "closed" conformation is required for the hydrolysis of ATP, and it is thought that the residues that are involved in the process move to the appropriate distance.

Жинақтау динамикасы

Актин талшықтары көбінесе жылдам құрастырылып, таратылады, бұл оларға күш жасауға және жасушаның қозғалысын қолдауға мүмкіндік береді. Құрастыру классикалық түрде үш қадамнан тұрады. Біріншіден, "нуклеация кезеңі", онда екі-үш G актин молекуласы кішкентай олигомерді құру үшін баяу бірігеді, ол одан әрі өсуді бастайды.

Актинді байлайтын ақуыздар

Актин цитоскелеті тірі организмде тек актиннен ғана тұрмайды, оның қалыптасуы, жалғасуы және функциясы үшін басқа ақуыздар да қажет. Бұл ақуыздар актинмен байланысатын ақуыздар деп аталады және актиннің полимерленуі, деполимерленуі, тұрақтылығы және ұйымдастырылуына қатысады. Осы ақуыздардың көп түрлілігіне байланысты, актин – ең көп белок-белок өзара әрекеттесуіне қатысатын ақуыз деп есептеледі. Жаңа актин жіпшелерінің түзілуі – актин полимерленудегі шектеуші фактор – формандар (мысалы, форман 2) және Arp2/3 кешені сияқты актин түзілуін ынталандыратын ақуыздардың көмегімен жүзеге асады. Форминдер ұзын актин жіпшелерін түзеді. Олар екі бос актин-АТФ молекуласын біріктіріп, жақындастырады. Содан кейін жіпше өсе бастағанда, форман өсіп келе жатқан жіпшенің (+) ұшымен бірге жылжиды, жіпше өсуін күшейтетін актинмен байланысатын ақуыздарды қосып, жіпшенің кеңеюін тоқтатуға қабілетті қаптамалы ақуыздарды қабылдамайды. Актин жіпшелеріндегі тармақтар көбінесе Arp2/3 кешені мен түзілуді ынталандыратын факторлардың бірлескен әрекетінен пайда болады. Түзілуді ынталандыратын факторлар екі бос G-актин молекуласын байланыстырып, содан кейін Arp2/3 кешенін шақырып, белсендіреді. Белсенді Arp2/3 кешені бұрыннан бар актин жіпшесіне қосылып, екі байланысқан G-актин молекуласын пайдаланып, 70° бұрышпен жаңа актин жіпшесінің түзілуін ынталандырады. Жіпшелер өскен кезде, қолда бар G-актин молекулаларының қоры профилин және тимозин β4 сияқты G-актинмен байланысатын ақуыздармен басқарылады. Профилин АДФ-мен байланысқан G-актинге байланысып, АДФ-ті АТФ-ке алмастыру арқылы қолда бар актин-АТФ қамтамасыз етеді. Профилиннің актин молекуласына байланысуы оның жіпшенің (-) ұшына қосылуын физикалық түрде бөгесе де, (+) ұшына қосылуына мүмкіндік береді. Актин-АТФ жіпшеге қосылғаннан кейін профилин оны босатады. Форминдер жаңа актин жіпшелерінің түзілуін және кеңеюін ынталандыра отырып, олар аймаққа профилинді шақырып, жіпше өсуін күшейту үшін актин-АТФ-тің жергілікті концентрациясын арттырады. Ал тимозин β4 актин-АТФ-ке байланысып, оның микрофиламентке қосылуына кедергі жасайды. Актин жіпшесі қалыптасқаннан кейін, оның өсуі мен ыдырауына көптеген ақуыздар әсер етеді. Бар жіпшелер кофилин және гельзолин сияқты жіпшелерді үзуге қабілетті ақуыздармен үзілуі мүмкін. Кофилин жіпше бойындағы екі актин-АДФ молекуласына байланысып, жіпшенің тұрақсыздығына және үзілуіне әкелетін қозғалысты күштеп тудырады. Гельзолин жіпшенің құрылымын бұзып, актин молекулаларының арасына еніп, жіпшені үзеді. Жіпше үзілгеннен кейін гельзолин жаңа (+) ұшына бекітіліп, оның өсуін тоқтатады, осылайша оның ыдырауын күшейтеді. Басқа ақуыздар актин жіпшелерінің ұштарына байланысып, оларды тұрақтандырады. Бұлар "қаптамалы ақуыздар" деп аталады және CapZ мен тропомодулинге жатады. CapZ жіпшенің (+) ұшына байланысып, одан актиннің қосылуын немесе жоғалуын болдырмайды. Тропомодулин жіпшенің (-) ұшына байланысып, сол ұштағы молекулалардың қосылуын немесе жоғалуын да болдырмайды. Тропомодулин әдетте бұлшықеттер мен қызыл қан клеткалары сияқты өте тұрақты актин жіпшелерін қажет ететін жасушаларда кездеседі. Бұл актинмен байланысатын ақуыздар әдетте әртүрлі жасушалық сигналдармен реттеледі, осылайша әртүрлі жасушалық орындарда актин құрылымының динамикасын басқарады. Мысалы, формандар әдетте кішкентай GTPase Rho-мен байланысқанда ғана белсендіріледі. Жасуша мембранасындағы актиннің тармақтануы жасушалардың қозғалысы үшін маңызды, сондықтан плазмалық мембраналық липид PIP2 түзілуді ынталандыратын фактор WASp-ті белсендіреді және CapZ-ті тежейді. WASp-ті кішкентай GTPase Cdc42 де белсендіреді, ал басқа түзілуді ынталандыратын фактор WAVE-ты GTPase Rac1 белсендіреді.

The actin cytoskeleton in vivo is not exclusively composed of actin, other proteins are required for its formation, continuance, and function. These proteins are called actin binding proteins and they are involved in actin's polymerization, depolymerization, stability, and organisation. The diversity of these proteins is such that actin is thought to be the protein that takes part in the greatest number of protein protein interactions. The nucleation of new actin filaments – the rate limiting step in actin polymerization – is aided by actin nucleating proteins such as formins (like formin 2) and the Arp2/3 complex. Formins help to nucleate long actin filaments. They bind two free actin ATP molecules, bringing them together. Then as the filament begins to grow, formin moves along the (+) end of the growing filament, all the while recruiting actin binding proteins that promote filament growth, and excluding capping proteins that would block filament extension. Branches in actin filaments are typically nucleated by the Arp2/3 complex in concert with nucleation promoting factors. Nucleation promoting factors bind two free G actin molecules, then recruit and activate the Arp2/3 complex. The activated Arp2/3 complex attaches to an existing actin filament, and uses the two bound G actin molecules to nucleate a new actin filament branching off of the old one at a 70° angle. As filaments grow, the pool of available G actin molecules is managed by G actin binding proteins such as profilin and thymosin β 4. Profilin ensures a supply of available actin ATP by binding to ADP bound G actin and promoting the exchange of ADP for ATP. Profilin's binding to the actin molecule physically blocks its addition to a filament's (−) end, but permits it to join the (+) end. Once the actin ATP has joined the filament, profilin releases it. As formins promote the nucleation and extension of new actin filaments, they recruit profilin to the area, increasing the local concentration of actin ATP to boost filament growth. In contrast, thymosin β 4 binds and sequesters actin ATP, preventing it from joining a microfilament. Once an actin fiber is established, the dynamics of its growth or collapse are influenced by numerous proteins. Existing strands can be interrupted by filament cleaving proteins, such as cofilin and gelsolin. Cofilin binds along two actin ADP molecules in a filament, forcing a movement that destabilizes the filament and causes it to break. Gelsolin inserts itself between actin molecules in a filament, disrupting the filament. After the filament breaks, gelsolin remains attached to the new (+) end, preventing it from growing, thus forcing its disassembly. Other proteins bind to the ends of actin filaments, stabilizing them. These are called "capping proteins" and include CapZ and tropomodulin. CapZ binds the (+) end of a filament, preventing further addition or loss of actin from that end. Tropomodulin binds to a filament's (−) end, again preventing addition or loss of molecule's at that end. Tropomodulin is typically found in cells that require extremely stable actin filaments, such as those in muscle and red blood cells. These actin binding proteins are typically regulated by various cellular signals to control actin assembly dynamics in different cellular locations. Formins, for example, are typically folded in an inactive conformation until they're activated by the binding of the small GTPase Rho. Actin branching at the cell membrane is important for cell movement, and so the plasma membrane lipid PIP2 activates the nucleation promoting factor WASp and inhibits CapZ. WASp is also activated by the small GTPase Cdc42, while another nucleation promoting factor WAVE is activated by the GTPase Rac1.

Генетика

Көптеген дрожжилерде тек бір актин гені болғанымен, жоғары эукариоттар әдетте туысқан гендер отбасымен кодталған актиннің бірнеше изоформаларын көрсетеді. Сүтқоректілерде кем дегенде алты актин изоформасы бар, олар жеке гендермен кодталған және изоэлектрлік нүктелеріне сәйкес үш классқа бөлінеді – альфа, бета және гамма. Әдетте, альфа-актиндер бұлшықеттерде кездеседі (α қаңқа, α аорталық тегіс, α жүрек), ал бета және гамма изоформалары бұлшықет емес жасушаларда басым (β цитоплазмалық, γ1 цитоплазмалық, γ2 ішек тегіс). Изоформалардың аминқышқылдық тізбектері мен in vitro қасиеттері өте ұқсас болғанымен, олар in vivo бір-бірін толықтай алмастыра алмайды. Өсімдіктерде 60-тан астам актин гендері мен псевдогендері бар. Типтік актин гені шамамен 100 нуклеотидтік 5' UTR, 1200 нуклеотидтік трансляцияланған аймақ және 200 нуклеотидтік 3' UTR-ден тұрады. Көптеген актин гендері интрондармен үзіледі, 19 жақсы сипатталған орындардың кез келгенінде алтыға дейін интрон кездеседі. Осы отбасының жоғары сақталуы актинді интронның ерте және кеш эволюциясы модельдерін салыстыратын зерттеулер үшін артықшылықты модель етеді.

Эволюция

Актин және оған жақын ақуыздар барлық организмдерде кездеседі, бұл Жердегі барлық тіршіліктің ортақ ата-бабасында актин болғандығын көрсетеді. Актин – эукариоттар эволюциясы барысында ең көп сақталған ақуыздардың бірі. Жануарлар мен амебалардың актин ақуыздарының тізбегі шамамен бір миллиард жылдық эволюциялық аралыққа қарамастан 80% бірдей. Көптеген бір жасушалы эукариоттарда бір актин гені бар, ал көп жасушалы эукариоттарда көбінесе бірнеше жақын туысқан гендер болады, олар белгілі бір функцияларды атқарады. Адамда – алты, ал өсімдіктерде – 10 немесе одан да көп. Актиннен басқа, эукариоттарда актинмен байланысты ақуыздардың үлкен туысы, яки «Арптар» бар, олар актинмен ортақ ата-бабадан шыққан және Arp1–Arp11 деп аталады, мұнда Arp1 актинге ең жақын, ал Arp11 – ең алыс. Бактериялар актиннің үш түрін кодтайды: MreB жасуша пішініне, FtsA жасуша бөлінуіне, ал ParM ірі плазмидтердің бөлінуіне әсер етеді. Кейбір археяларда бактерия сияқты MreB гені бар, ал басқаларында эукариот актиніне ұқсас актин гені кездеседі. Барлық таксономиялық топтардағы организмдердің эукариоттық цитоскелеті актин мен тубулинге ұқсас компоненттерден тұрады. Мысалы, адамдағы ACTG2 генімен кодталатын ақуыз, нуклеотид деңгейіндегі ұқсастық 92%-ға дейін төмендесе де, егеуқұйрықтар мен тышқандардағы гомологтарымен толыққандай сәйкес келеді. Кейбір авторлар актин, тубулин және гистон – ДНК-ның тұрақтандырылуы мен реттелуіне қатысатын ақуыздың мінез-құлқының нуклеотидтерді байланыстыру және Браун қозғалысын пайдалану қабілеттері жағынан ұқсас екенін көрсетеді. Сондай-ақ, олардың барлығының ортақ ата-бабасы болған деген гипотеза да бар. Демек, эволюциялық процестер нәтижесінде ата-баба ақуыздары бүгінгі күнгі түрлерге айналып, актиндер сияқты тиімді молекулаларды сақтап қалды, олар эндоцитоз сияқты маңызды ата-баба биологиялық процестерін шешуге қабілетті. Arp2/3 кешені барлық эукариоттық организмдерде кең таралған.

Прокариоттардағы эквиваленттер

Бактериялық цитоскелет актин мономерлері мен полимерлеріне өте ұқсас ақуыздарды қамтиды. Бактериялық MreB ақуызы жұқа, спиральді емес жіпшелерге және кейде F-актинге ұқсас спиральді құрылымдарға полимерленеді. Оның кристалдық құрылымы G-актинге өте ұқсас (үш өлшемді конформациясы тұрғысынан), тіпті MreB протофиламенттері мен F-актин арасында да ұқсастықтар бар. Бактериялық цитоскелетте тубулинге ұқсас FtsZ ақуыздары да кездеседі. Сондықтан бактериялар актинге гомологты элементтері бар цитоскелетке ие (мысалы, MreB, AlfA, ParM, FtsA және MamK), тіпті осы ақуыздардың аминқышқылдық тізбегі жануарлар жасушаларындағыдан өзгеше болса да. Дегенмен, бұл ақуыздар еукариоттық актинмен құрылымдық жағынан жоғары дәрежеде ұқсас. MreB және ParM ақуыздарының жиналуынан қалыптасатын жоғары динамикалық микрофиламенттер жасушаның тірі қалуы үшін өте маңызды және жасуша морфогенезіне, хромосомалардың бөлінуіне және жасушаның полярлығына қатысады. ParM – плазмидте кодталған актин гомологы, ол плазмид ДНК-сының реттелуіне қатысады. Әртүрлі бактериялық плазмидтерден алынған ParM ақуыздары плазмидтердің дұрыс мұрагерліктерін сақтау үшін екі немесе төрт жіптен тұратын таңғажайып түрлі спиральді құрылымдарды құра алады. Археялардағы Ta0583 гомологы эукариоттық актиндерге одан да ұқсас келеді.

Молекулалық патология

Жануарлардың көпшілігі алты түрлі актин гендеріне ие. Олардың екеуі цитоскелетке (ACTB және ACTG1) кодтаса, қалған төртеуі скелеттік жолақты бұлшық еттерге (ACTA1), тегіс бұлшық ет тіндеріне (ACTA2), ішек бұлшық еттеріне (ACTG2) және жүрек бұлшық еттеріне (ACTC1) қатысты. Цитоскелеттегі актин көптеген жұқпалы агенттердің, соның ішінде ВИЧ-тің патогендік механизмдеріне қатысады. Актинге әсер ететін мутациялардың басым көпшілігі үстемдік ететін нүктелік мутациялар болып табылады, немалин миопатиясына қатысы бар алты мутацияны қоспағанда. Бұның себебі, көптеген жағдайларда актин мономерынің мутанты F-актинінің ұзаруын тоқтатып, «қақпақ» рөлінде әрекет етеді. Оның ДНК тізбегінде жеті экзон бар, олар бес белгілі транскрипттерді құрайды. Олардың көпшілігі аминқышқылдарының алмасуына себеп болатын нүктелік мутациялардан тұрады. Мутациялар көбінесе аурудың ауырлығы мен барысын анықтайтын фенотиппен байланысты. Фенотиптері ұқсас болғанымен, кейбір мамандар әдеттегі немалин миопатиясынан өзге, актиндік немалин миопатиясы деп аталатын миопатияның тағы бір түрін ажыратады. Алғашқысында актиннің жиынтықтары әдеттегі таяқшалардың орнына пайда болады. Пациент биопсияда осы фенотиптердің бірінен артығын көрсетуі мүмкін екенін атап өту маңызды. Ең көп кездесетін белгілері – бет пішінінің ерекше морфологиясы (миопатиялық бет), бұлшықет әлсіздігі, қозғалыс дамуының тежелуі және тыныс алу қиындықтары. Аурудың барысы, ауырлығы және пайда болу жасы әртүрлі, сондай-ақ миопатияның өзара байланысты түрлері де кездеседі. Немалин миопатиясының белгісі – 1-типті бұлшық ет талшықтарында әртүрлі жерлерде «немалин таяқшаларының» пайда болуы. Бұл таяқшалар – саркомердегі Z-дискілерімен ұқсас құрамға ие, бірақ патогномоникалық емес құрылымдар. Бұл миопатияның патогенезі өте әртүрлі. Көптеген мутациялар актиннің нуклеотидтерге байланысу орындарына жақын орналасқан ойыс аймағында, ал қалғандары 2-доменде немесе байланысты протеиндермен өзара әрекеттесетін жерлерде болады. Бұл осы жағдайларда пайда болатын әртүрлі жиынтықтарды – Немалин, Интрануклеарлық денелер немесе Зебра денелерін түсіндіруге көмектеседі. Екінші жағынан, ACTA1-ге мутациялар CFTDM-ды тудырса, олар құрылымына қарағанда саркомерлік функцияға күштірек әсер етеді. Жақындағы зерттеулер бұл парадоксқа түсінік беруге тырысты, бұл таяқшалар саны мен бұлшықет әлсіздігі арасында нақты корреляция жоқ екенін көрсетеді. Кейбір мутациялар II-типті бұлшық ет талшықтарында апоптоз деңгейін арттыруға қабілетті.

The majority of mammals possess six different actin genes. Of these, two code for the cytoskeleton (ACTB and ACTG1) while the other four are involved in skeletal striated muscle (ACTA1), smooth muscle tissue (ACTA2), intestinal muscles (ACTG2) and cardiac muscle (ACTC1). The actin in the cytoskeleton is involved in the pathogenic mechanisms of many infectious agents, including HIV. The vast majority of the mutations that affect actin are point mutations that have a dominant effect, with the exception of six mutations involved in nemaline myopathy. This is because in many cases the mutant of the actin monomer acts as a "cap" by preventing the elongation of F actin. Its DNA sequence consists of seven exons that produce five known transcripts. The majority of these consist of point mutations causing substitution of amino acids. The mutations are in many cases associated with a phenotype that determines the severity and the course of the affliction. Although their phenotypes are similar, in addition to typical nemaline myopathy some specialists distinguish another type of myopathy called actinic nemaline myopathy. In the former, clumps of actin form instead of the typical rods. It is important to state that a patient can show more than one of these phenotypes in a biopsy. The most common symptoms consist of a typical facial morphology (myopathic facies), muscular weakness, a delay in motor development and respiratory difficulties. The course of the illness, its gravity, and the age at which it appears are all variable and overlapping forms of myopathy are also found. A symptom of nemaline myopathy is that "nemaline rods" appear in differing places in type 1 muscle fibres. These rods are non pathognomonic structures that have a similar composition to the Z disks found in the sarcomere. The pathogenesis of this myopathy is very varied. Many mutations occur in the region of actin's indentation near to its nucleotide binding sites, while others occur in Domain 2, or in the areas where interaction occurs with associated proteins. This goes some way to explain the great variety of clumps that form in these cases, such as Nemaline or Intranuclear Bodies or Zebra Bodies. On the other hand, it appears that mutations to ACTA1 that give rise to a CFTDM have a greater effect on sarcomeric function than on its structure. Recent investigations have tried to understand this apparent paradox, which suggests there is no clear correlation between the number of rods and muscular weakness. It appears that some mutations are able to induce a greater apoptosis rate in type II muscular fibres.]]

Жүрек бұлшықетінде

ACTC1 гені жүрек бұлшықетінде кездесетін α актин изоформасын кодтайды. Ол алғаш рет 1982 жылы Хамада және оның әріптестерімен анықталды, олар оның бес интронмен үзіліске ұшырағанын тапты. Бұл патологиялық процестерге қатысы бар аллельдері анықталған алты геннің біріншісі болды. Осы геннің нүктелік мутацияларымен байланысты жүрек функциясының бұзылуына әкелетін бірнеше құрылымдық бұзылулар сипатталды, мысалы, 1R түріндегі кеңейтілген кардиомиопатия және 11 түріндегі гипертрофиялық кардиомиопатия. Жақында осы мутациялармен байланысты болуы мүмкін атриумдар аралық перденің (atrial septum) кейбір кемшіліктері де сипатталды. Z-дискілерімен байланысатын және араласатын ақуыз домендеріне жататын, жоғары сақталған аминқышқылдарының алмасуына байланысты дилатациялық кардиомиопатияның екі жағдайы зерттелді. Бұл кеңеюдің миоциттердегі жиырылу күшінің берілуіндегі ақаудан туындайтыны туралы теорияға әкелді. Сондай-ақ, бірқатар нүктелік мутациялар анықталды: E101K мутациясы: таза зарядтың өзгеруі және актомиозин байланысу орнында әлсіз электростатикалық байланыстың қалыптасуы. P166A: актин мономерлері арасындағы өзара әрекеттесу аймағы. A333P: актин-миозин өзара әрекеттесу аймағы. Патогенез компенсаторлық механизмді қамтиды: мутацияланған ақуыздар үстемдік ететін әсерге ие токсиндер сияқты әрекет етеді, жүректің жиырылу қабілетін төмендетеді, бұл қалыптан тыс механикалық мінез-құлыққа алып келеді, сондықтан гипертрофия, әдетте кешіктіріледі, жүрек бұлшық етінің стреске қалыпты жауабының салдары болып табылады. Жақындағы зерттеулер ACTC1 мутацияларын анықтады, олар басқа екі патологиялық процеске қатысты: нәрестелік идиопатиялық шектеулі кардиомиопатия және сол жақ қарынша миокардының жиырылмауы.

Басқа патологиялық механизмдер

Кейбір жұқпалы агенттер актинді, әсіресе цитоплазмалық актинді, тіршілік циклында пайдаланады. Бактерияларда екі негізгі түр бар: Listeria monocytogenes, Rickettsia-ның кейбір түрлері, Shigella flexneri және басқа да жасушаішілік микробтар фагоциттік вакуольдерден актин талшықтарынан жасалған қабықшамен қапталып, шығып кетеді. L. monocytogenes және S. flexneri екеуі де қозғалысқа мүмкіндік беретін "комета құйрығы" пішіндес құйрық жасайды. Әр түрдің "комета құйрығының" молекулалық полимерлендіру механизмінде шағын айырмашылықтар бар. Әртүрлі жылдамдықтар байқалды, мысалы, Listeria және Shigella ең жылдамдары болып табылды. Көптеген тәжірибелер бұл механизмді in vitro жағдайында көрсетті. Бұл бактериялар миозинге ұқсас ақуыздық қозғалтқышты пайдаланбайтынын және олардың қозғалыс күші микроорганизмнің жасуша қабырғасына жақын жерде жүретін полимерлендірудің қысымынан туындайтынын көрсетеді. Бактериялар бұрын иесінің АБП-ларымен қоршалған және ең болмағанда қаптамада Arp2/3 кешені, Ena/VASP ақуыздары, кофилин, буферлік ақуыз және нуклеацияны ынталандыратын, мысалы, винкулин кешені бар. Осы қозғалыстар арқылы олар көрші жасушаларға жететін өсінділерді құрайды, соның салдарынан олар да жұқпаға шалдығады, сондықтан иммундық жүйе тек жасушалық иммунитет арқылы ғана инфекциямен күресе алады. Қозғалыс талшықтардың қисықтығын өзгерту және тармақталуынан туындауы мүмкін. Mycobacterium marinum және Burkholderia pseudomallei сияқты басқа түрлер де Arp2/3 кешеніне бағытталған механизм арқылы қозғалысына көмектесу үшін жасушалық актиннің жергілікті полимерленуіне қабілетті. Сонымен қатар, вакцина вирусы Vaccinia да актин цитоскелетінің элементтерін таралуы үшін пайдаланады. Pseudomonas aeruginosa иесінің қорғанысынан, әсіресе ақ қан жасушалары мен антибиотиктерден құтылу үшін қорғаныш биофильмін құра алады. Биофильм иесінің ДНК және актин талшықтарынан тұрады. Жоғарыда айтылған мысалдан басқа, актин полимерленуі кейбір вирустардың, әсіресе ВИЧ-тің ішке енуінің бастапқы кезеңдерінде, мысалы, кофилин кешенін белсенділіктен шығару арқылы ынталандырылады. Актиннің қатерлі жасушалардың инвазия процесіндегі рөлі әлі анықталмаған.

Some infectious agents use actin, especially cytoplasmic actin, in their life cycle. Two basic forms are present in bacteria:
Listeria monocytogenes, some species of Rickettsia, Shigella flexneri and other intracellular germs escape from phagocytic vacuoles by coating themselves with a capsule of actin filaments. L. monocytogenes and S. flexneri both generate a tail in the form of a "comet tail" that gives them mobility. Each species exhibits small differences in the molecular polymerization mechanism of their "comet tails". Different displacement velocities have been observed, for example, with Listeria and Shigella found to be the fastest. Many experiments have demonstrated this mechanism in vitro. This indicates that the bacteria are not using a myosin like protein motor, and it appears that their propulsion is acquired from the pressure exerted by the polymerization that takes place near to the microorganism's cell wall. The bacteria have previously been surrounded by ABPs from the host, and as a minimum the covering contains Arp2/3 complex, Ena/VASP proteins, cofilin, a buffering protein and nucleation promoters, such as vinculin complex. Through these movements they form protrusions that reach the neighbouring cells, infecting them as well so that the immune system can only fight the infection through cell immunity. The movement could be caused by the modification of the curve and debranching of the filaments. Other species, such as Mycobacterium marinum and Burkholderia pseudomallei, are also capable of localized polymerization of cellular actin to aid their movement through a mechanism that is centered on the Arp2/3 complex. In addition the vaccine virus Vaccinia also uses elements of the actin cytoskeleton for its dissemination. Pseudomonas aeruginosa is able to form a protective biofilm in order to escape a host organism's defences, especially white blood cells and antibiotics. The biofilm is constructed using DNA and actin filaments from the host organism. In addition to the previously cited example, actin polymerization is stimulated in the initial steps of the internalization of some viruses, notably HIV, by, for example, inactivating the cofilin complex. The role that actin plays in the invasion process of cancer cells has still not been determined.

Қолданбалар

Актин ғылыми және технологиялық зертханаларда миозин сияқты молекулалық қозғалтқыштардың (бұлшық тінінде немесе одан тыс) және жасушалық функциялар үшін қажетті компонент ретінде қолданылады. Оны диагностикалық құрал ретінде де пайдалануға болады, себебі оның кейбір аномальды түрлері нақты патологиялардың пайда болуымен байланысты. Нанотехнология. Актин-миозин жүйелері цитоплазмада везикулалар мен органеллаларды тасымалдауға мүмкіндік беретін молекулалық қозғалтқыштар болып табылады. Актиннің динамикалық қабілеті бірнеше тәжірибелерде, оның ішінде клеткасыз жүйелерде қолданылғандықтан, оны нанотехнологияда қолдануға болады. Бағытталған идеясы – микрофиламенттерді молекулалық қозғалтқыштарға жүктемені тасымалдауға бағыт беретін жолдар ретінде пайдалану. Яғни, актин жүкті белгілі бір деңгейде бақыланатын және бағытталған түрде тасымалдауға болатын тізбекті анықтау үшін қолданылуы мүмкін. Жалпы қолданыс тұрғысынан алғанда, оны наноқұрылымдарды бақыланатын жинауға мүмкіндік беретін белгілі бір орындарға молекулаларды бағыттау үшін пайдалануға болады. Бұл қасиеттер зертханалық процестерде, мысалы, «чиптегі зертханада», нанокомпоненттер механикасында және механикалық энергияны электр энергиясына түрлендіретін нанотрансформаторларда қолданылуы мүмкін. Актин батыс блоттарында ішкі бақылау ретінде қолданылады, бұл гельдің әр жолағында бірдей мөлшерде ақуыз жүктелгенін анықтауға мүмкіндік береді. Сол жақтағы блот мысалында әр ұңғымаға 75 мкг жалпы ақуыз салынған. Блот анти-β-актин антиденесімен реакцияға түсті (блот туралы толық мәліметтер сілтемеде келтірілген). Актинді ішкі бақылау ретінде қолдану оның экспрессиясы тұрақты және эксперименттік жағдайларға тәуелсіз деген болжамға негізделген. Қызығушылық тудыратын геннің экспрессиясын актин экспрессиясымен салыстыру арқылы әртүрлі эксперименттер арасында салыстыруға болатын салыстырмалы шаманы алуға болады, егер соңғысының экспрессиясы тұрақты болса. Актиннің гендік экспрессиясының әрдайым қажетті тұрақтылыққа ие болмайтынын атап өткен жөн. Денсаулық. Актиннің кейбір аллельдері ауруларды тудырады, сондықтан оларды анықтау әдістері әзірленген. Сонымен қатар, актин хирургиялық патологияда жанама маркер ретінде қолданылуы мүмкін: тіндердегі таралу үлгісіндегі өзгерістер неоплазия, васкулит және басқа да жағдайларда инвазия маркері ретінде пайдаланылуы мүмкін. Актин бұлшықеттік жиырылу аппаратына тығыз байланысты болғандықтан, бұлшықет атрофияланған кезде оның қаңқа бұлшықетіндегі деңгейі төмендейді, сондықтан оны осы физиологиялық процестің маркері ретінде қолдануға болады. Тағам технологиясы. Саусаж сияқты кейбір өңделген тағамдардың сапасын құрамындағы актин мөлшерін анықтау арқылы бағалауға болады. Дәстүрлі түрде бұл өнімдердің гидролизделген үлгілерінде 3-метилгистидинді анықтау әдісі қолданылады, себебі бұл қосылыс актин мен F-миозиннің ауыр тізбегінде (екеуі де бұлшықеттің негізгі құрауыштар) кездеседі. Бұл қосылыстың етте пайда болуы екі белоктың гистидин қалдықтарының метилденуінен туындайды.

Actin is used in scientific and technological laboratories as a track for molecular motors such as myosin (either in muscle tissue or outside it) and as a necessary component for cellular functioning. It can also be used as a diagnostic tool, as several of its anomalous variants are related to the appearance of specific pathologies. Nanotechnology. Actin myosin systems act as molecular motors that permit the transport of vesicles and organelles throughout the cytoplasm. It is possible that actin could be applied to nanotechnology as its dynamic ability has been harnessed in a number of experiments including those carried out in acellular systems. The underlying idea is to use the microfilaments as tracks to guide molecular motors that can transport a given load. That is actin could be used to define a circuit along which a load can be transported in a more or less controlled and directed manner. In terms of general applications, it could be used for the directed transport of molecules for deposit in determined locations, which would permit the controlled assembly of nanostructures. These attributes could be applied to laboratory processes such as on lab on a chip, in nanocomponent mechanics and in nanotransformers that convert mechanical energy into electrical energy. Actin is used as an internal control in western blots to ascertain that equal amounts of protein have been loaded on each lane of the gel. In the blot example shown on the left side, 75 μg of total protein was loaded in each well. The blot was reacted with anti β actin antibody (for other details of the blot see the reference )

The use of actin as an internal control is based on the assumption that its expression is practically constant and independent of experimental conditions. By comparing the expression of the gene of interest to that of the actin, it is possible to obtain a relative quantity that can be compared between different experiments, whenever the expression of the latter is constant. It is worth pointing out that actin does not always have the desired stability in its gene expression. Health. Some alleles of actin cause diseases; for this reason techniques for their detection have been developed. In addition, actin can be used as an indirect marker in surgical pathology: it is possible to use variations in the pattern of its distribution in tissue as a marker of invasion in neoplasia, vasculitis, and other conditions. Further, due to actin's close association with the apparatus of muscular contraction its levels in skeletal muscle diminishes when these tissues atrophy, it can therefore be used as a marker of this physiological process. Food technology. It is possible to determine the quality of certain processed foods, such as sausages, by quantifying the amount of actin present in the constituent meat. Traditionally, a method has been used that is based on the detection of 3 methylhistidine in hydrolyzed samples of these products, as this compound is present in actin and F myosin's heavy chain (both are major components of muscle). The generation of this compound in flesh derives from the methylation of histidine residues present in both proteins.

Тарих

Актинді алғаш рет 1887 жылы В. Д. Галлибертон тәжірибе жүзінде байқаған. Ол бұлшық еттен ақуызды бөліп алып, миозиннің «коагуляцияланған» препараттарын «миозин ферменті» деп атаған. Дегенмен, Галлибертон өз зерттеулерін одан әрі жетілдіре алмады, ал актинді ашу венгр ғалымы Бруно Ференц Штраубқа тиесілі, ол Альберт Сент-Дьёргидің зертханасында, Сегед университетінің Медициналық химия институтында жұмыс істеген. 1941 жылы Илона Банга мен Сент-Дьёрги миозиннің кейбір экстракттарында ғана коагуляция болатынын және АТФ қосылғанда бұл процестің кері қайтатылатынын анықтағаннан кейін, Штрауб осы миозин препараттарынан актинді бөліп алып, тазартты. Банганың бастапқы әдісіне сүйене отырып, ол бұлшықет ақуызын бөліп алудың жаңа әдісін жасады, ол оған 1942 жылы жарияланған салыстырмалы түрде таза актиннің көп мөлшерін оқшаулауға мүмкіндік берді. Штраубтың әдісі бүгінгі зертханаларда қолданылатын әдіске ұқсас. Миозиннің коагуляциясын іске қосу үшін Штраубтың ақуызы қажет болғандықтан, оны актин деп атады. Банганың коагуляциялайтын миозин препараттарында актин де бар екенін түсінген Сент-Дьёрги екі ақуыздың қоспасын актомиозин деп атады. Екінші дүниежүзілік соғыстың салдарынан Сент-Дьёрги өз зертханасының жұмысын батыс ғылыми журналдарында жариялай алмады. Сондықтан актин 1945 жылға дейін батыстық ғалымдарға белгілі болған жоқ, ол жылы олардың жұмысы «Acta Physiologica Scandinavica» журналына қосымша ретінде жарияланды. Штрауб актинмен жұмысын жалғастырды және 1950 жылы актинде АТФ байланысқан және ақуызды микрофиламенттерге полимерленген кезде нуклеотид АДФ және бейорганикалық фосфатқа (микрофиламентке байланысқан күйде қала береді) гидролизделгенін хабарлады. Штрауб АТФ-ке байланысқан актиннің АДФ-ке байланысқан актинге айналуы бұлшықеттердің жиырылуында маңызды рөл атқарады деп болжады. Бірақ бұл тек тегіс бұлшықеттерде ғана орын алатыны және 2001 жылға дейін тәжірибе арқылы дәлелденбегені анықталды. М. Эльзинга және оның әріптестері актиннің аминоқышқылдық тізбегін 1973 жылы аяқтады. Г-актиннің кристалдық құрылымын 1990 жылы Кабш және оның әріптестері анықтады. Сол жылы Холмс және оның әріптестері әртүрлі белоктармен бірге кристалдау тәжірибелеріне негізделген F-актиннің моделін ұсынды. Кристин Ориол Аудит актин алғаш рет кристалдасқан жылы қайтыс болды, бірақ ол 1977 жылы актинді байланыстыратын ақуыздар (АБА) болмаған жағдайда актинді кристалдастырған зерттеуші болды. Алайда, сол кездегі технология үшін алынған кристалдар тым кішкентай болды. Қазіргі уақытта актиннің талшықты түрінің жоғары ажыратымдылығымен бейнеленген моделі болмаса да, 2008 жылы Савайяның тобы әртүрлі жерлерде байланысатын актин димерлерінің бірнеше кристалдарына негізделген оның құрылымының неғұрлым дәл моделін жасады. Бұл модельді кейіннен Савайя мен Лоренц жетілдірді. Криоэлектрондық микроскопия және синхротрон сәулеленуін пайдалану сияқты басқа тәсілдер актин талшықтарының пайда болуына қатысты өзара әсерлер мен конформациялық өзгерістердің табиғатын жақсырақ түсінуге және ажыратымдылығын арттыруға мүмкіндік берді.

Actin was first observed experimentally in 1887 by W. D. Halliburton, who extracted a protein from muscle that 'coagulated' preparations of myosin that he called "myosin ferment". However, Halliburton was unable to further refine his findings, and the discovery of actin is credited instead to Brunó Ferenc Straub, a young biochemist working in Albert Szent Györgyi's laboratory at the Institute of Medical Chemistry at the University of Szeged, Hungary. Following up on the discovery of Ilona Banga & Szent Györgyi in 1941 that the coagulation only occurs in some myosin extractions and was reversed upon the addition of ATP, Straub identified and purified actin from those myosin preparations that did coagulate. Building on Banga's original extraction method, he developed a novel technique for extracting muscle protein that allowed him to isolate substantial amounts of relatively pure actin, published in 1942. Straub's method is essentially the same as that used in laboratories today. Since Straub's protein was necessary to activate the coagulation of myosin, it was dubbed actin. Realizing that Banga's coagulating myosin preparations contained actin as well, Szent Györgyi called the mixture of both proteins actomyosin. The hostilities of World War II meant Szent Gyorgyi was unable to publish his lab's work in Western scientific journals. Actin therefore only became well known in the West in 1945, when their paper was published as a supplement to the Acta Physiologica Scandinavica. Straub continued to work on actin, and in 1950 reported that actin contains bound ATP and that, during polymerization of the protein into microfilaments, the nucleotide is hydrolyzed to ADP and inorganic phosphate (which remain bound to the microfilament). Straub suggested that the transformation of ATP bound actin to ADP bound actin played a role in muscular contraction. In fact, this is true only in smooth muscle, and was not supported through experimentation until 2001. The amino acid sequencing of actin was completed by M. Elzinga and co workers in 1973. The crystal structure of G actin was solved in 1990 by Kabsch and colleagues. In the same year, a model for F actin was proposed by Holmes and colleagues following experiments using co crystallization with different proteins. Christine Oriol Audit died in the same year that actin was first crystallized but she was the researcher that in 1977 first crystallized actin in the absence of Actin Binding Proteins (ABPs). However, the resulting crystals were too small for the available technology of the time. Although no high resolution model of actin's filamentous form currently exists, in 2008 Sawaya's team were able to produce a more exact model of its structure based on multiple crystals of actin dimers that bind in different places. This model has subsequently been further refined by Sawaya and Lorenz. Other approaches such as the use of cryo electron microscopy and synchrotron radiation have recently allowed increasing resolution and better understanding of the nature of the interactions and conformational changes implicated in the formation of actin filaments.

Химиялық ингибиторлар

Актиннің биологиядағы рөлін зерттеу үшін актин динамикасына кедергі келтіретін бірқатар табиғи токсиндер кеңінен қолданылады. Латрункулин – губкалар өндіретін токсин – G-актинге байланып, оның микрофиламенттерге қосылуына тосқауыл қояды. Белгілі бір саңырауқұлақтар өндіретін цитохалазин D қаптаушы фактор ретінде қызмет етеді, ол (+) ұшына байланып, актин молекулаларының әрі қосылуын болдырмайды. Керісінше, губка токсині – жасплакинолид – актин молекулаларының жұптарын байланыстырып, тұрақтандыру арқылы жаңа актин филаменттерінің пайда болуын күшейтеді. "Өлім қалпағы" Amanita phalloides саңырауқұлағынан алынған фаллоидин F-актин филаменті ішіндегі жақын орналасқан актин молекулаларына байланып, филаментті тұрақтандырады және оның деполимеризациясын болдырмайды. Фаллоидин актин филаменттерін флуоресценттік микроскопия арқылы көру үшін көбінесе флуоресценттік бояулармен белгіленеді.