Введение
Семейство актин-связывающих белков
ADF/кофилин – это семейство актин-связывающих белков, связанных с быстрой деполимеризацией актин-микрофиламентов, что придает актину характерную динамическую нестабильность. Эта динамическая нестабильность имеет ключевое значение для роли актина в сокращении мышц, подвижности клеток и регуляции транскрипции. CFL1 кодирует кофилин 1 (немышечный, или n-кофилин), CFL2 кодирует кофилин 2 (содержится в мышцах: m-кофилин), DSTN кодирует дестрин, также известный как ADF или актин-деполимеризующий фактор. Актин-связывающие белки регулируют сборку и разборку актиновых филаментов. Кофилин, представитель семейства ADF/кофилин, является белком с 70% идентичностью последовательности к дестрину, что относит его к семейству ADF/кофилин небольших белков, связывающих ADP. Белок связывается с мономерами актина и филаментами, G-актином и F-актином соответственно. Кофилин вызывает деполимеризацию на минус-конце филаментов, тем самым предотвращая их повторную сборку. Белок способен разрушать актиновые филаменты, создавая больше положительных концов на фрагментах филаментов. Белки семейства актин-деполимеризующих факторов обычно состоят из пяти бета-листов (четыре антипараллельных и один параллельный) и четырех альфа-спиралей, при этом центральная альфа-спираль обеспечивает структуру и стабильность белков. Для взаимодействия кофилина с актином могут потребоваться четыре гистидина актина вблизи сайта связывания кофилина, однако чувствительность к pH может быть недостаточным объяснением наблюдаемого уровня взаимодействия. Кофилин входит в состав ADP-F-актина благодаря повышенной гибкости этой формы актина. Связывание кофилином и ADF (дестрином) приводит к уменьшению длины перекрестного соединения филамента. Следовательно, это увеличивает динамику филамента и степень его фрагментации, а также повышает скорость отсоединения мономеров актина от заостренного конца. Для эффективной работы кофилина необходимы "старые" ADP/ADP Pi актиновые филаменты, свободные от тропомиозина и находящиеся в оптимальном pH. В присутствии легкодоступного АТФ и G-актина кофилин ускоряет полимеризацию актина посредством своей актин-разрушающей активности (обеспечивая свободные колючие концы для дальнейшей полимеризации и нуклеации комплексом Arp2/3). Как длительный in vivo эффект, кофилин перерабатывает старый ADP-F-актин, помогая клетке поддерживать пул ATP-G-актина для устойчивой подвижности. pH, фосфорилирование и фосфоинозитиды регулируют связывающую и ассоциирующую активность кофилина с актином.
CFL2, coding for cofilin 2 (found in muscle: m cofilin)
DSTN, coding for destrin, also known as ADF or actin depolymerizing factor
Actin binding proteins regulate assembly and disassembly of actin filaments. Cofilin, a member of the ADF/cofilin family is actually a protein with 70% sequence identity to destrin, making it part of the ADF/cofilin family of small ADP binding proteins. The protein binds to actin monomers and filaments, G actin and F actin, respectively. Cofilin causes depolymerization at the minus end of filaments, thereby preventing their reassembly. The protein is known to sever actin filaments by creating more positive ends on filament fragments. Proteins of the actin depolymerizing factor family characteristically consist of five beta sheets, four antiparallel and one parallel, and four alpha helices with a central alpha helix providing the structure and stability of the proteins. Four actin histidines near the cofilin binding site may be needed for cofilin/actin interaction, but pH sensitivity alone may not be enough of an explanation for the levels of interaction encountered. Cofilin is accommodated in ADP F actin because of increased flexibility in this form of actin. Binding by both cofilin and ADF (destrin) causes the crossover length of the filament to be reduced. Therefore, strains increase filament dynamics and the level of filament fragmentation observed. and increasing the off rate for actin monomers from the pointed end. "Older" ADP/ADP Pi actin filaments free of tropomyosin and proper pH are required for cofilin to function effectively. In the presence of readily available ATP G actin cofilin speeds up actin polymerization via its actin severing activity (providing free barbed ends for further polymerization and nucleation by the Arp2/3 complex). As a long lasting in vivo effect, cofilin recycles older ADP F actin, helping cell to maintain ATP G actin pool for sustained motility. pH, phosphorylation and phosphoinositides regulate cofilin's binding and associating activity with actin
Кофилин также связывается с другими белками, такими как миозин, тропомиозин, α-актинин, гельзолин и скруин. Эти белки конкурируют с кофилином за связывание с актином. Актин-деполимеризующий фактор способен связываться с дестабилизированным F-актином, вставляя центральную спираль в щель между первой и третьей субъединицами актина. Актин-деполимеризующий фактор связывается с F-актином кооперативно и индуцирует конформационное изменение в F-актине, которое приводит к его дальнейшему скручиванию и дестабилизации. Это скручивание вызывает разрыв связи между мономерами актина, деполимеризуя филамент. Актин-деполимеризующий фактор активируется при дефосфорилировании и ингибируется при фосфорилировании.
pH
В щелочной среде стабилизируется неорганический фосфат, высвобождаемый при гидролизе АТФ до АДФ, поэтому более высокий pH повышает вероятность гидролиза АТФ, связанного с F-актином, до АДФ, что приводит к дестабилизации актина.
Связывание с тропомиозином
F-актин связывает белок тропомиозин и актин-деполимеризирующий фактор конкурентно и взаимоисключающе. Связывание тропомиозина с F-актином некооперативно, поэтому связывание тропомиозина не индуцирует конформационное изменение в F-актине и не приводит к его дестабилизации.