Aktín je štrukturálny proteín, ktorý sa nachádza vo všetkých eukaryotických bunkách. Podieľa sa na zhromažďovaní cytoskeletu a svalu.
Čo je aktín?
Aktín je molekula proteínu s veľmi starou vývojovou históriou. Ako štrukturálny proteín je prítomný v cytoplazme každej eukaryotickej bunky a v sarkomere všetkých svalových vlákien. Spolu s mikrotubulami a medziľahlými vláknami tvorí cytoskelet každej bunky vo forme aktínových vlákien. Je spoločne zodpovedný za formovanie bunkovej štruktúry a pohyb molekuly a bunkové organely v bunke. To isté platí pre súdržnosť buniek prostredníctvom tesných spojov alebo adhéznych spojov. Vo svalových vláknach pôsobí aktín spolu s proteíny myozín, troponín a tropomyozín, generuje svaly kontrakcie. Aktín možno rozdeliť do troch funkčných jednotiek alfa-aktín, beta-aktín a gama-aktín. Alfa-aktín je štrukturálnou zložkou svalových vlákien, zatiaľ čo beta- a gama-aktín sa nachádzajú hlavne v cytoplazme buniek. Aktín je vysoko konzervovaný proteín, ktorý sa vyskytuje s veľmi malými odchýlkami v aminokyselinovej sekvencii v jednobunkových eukaryotických bunkách. U ľudí 10 percent všetkých bielkovín molekuly vo svalových bunkách pozostávajú z aktínu. Všetky ostatné bunky stále obsahujú 1 až 5 percent tejto molekuly v cytoplazme.
Funkcia, činnosť a úlohy
Aktín plní dôležité funkcie v bunkách a svalových vláknach. V cytoplazme bunky ako súčasť cytoskeletu vytvára hustú trojrozmernú sieť, ktorá drží bunkové štruktúry pohromade. V určitých bodoch siete sa štruktúry navzájom zosilňujú, aby vytvorili membránové vydutiny, ako sú mikroklky, synapsie alebo pseudopodia. Pre mobilné kontakty sú k dispozícii adherenčné spojenia a tesné spojenia. Aktín tak celkovo prispieva k stabilite a tvaru buniek a tkanív. Okrem stability poskytuje aktín aj transportné procesy v bunke. Pevne viaže dôležitú štrukturálne príbuznú membránu proteíny aby zostali v priestorovej blízkosti. Pomocou myozínov (motor proteíny), aktínové vlákna preberajú transport aj na krátke vzdialenosti. Vezikuly môžu byť napríklad transportované do membrány. Dlhšie vzdialenosti prekonávajú mikrotubuly pomocou motorických proteínov kinezínu a dyneínu. Aktín ďalej zaisťuje motilitu buniek. Bunky musia byť schopné migrovať do tela pri mnohých príležitostiach. Platí to najmä počas imunitných reakcií resp hojenie rán, ako aj pri všeobecných pohyboch alebo zmenách tvaru buniek. Pohyby môžu byť založené na dvoch rôznych procesoch. Po prvé môže byť pohyb vyvolaný riadenou polymerizačnou reakciou a po druhé interakciou aktín-myozín. Pri interakcii aktín-myozín sú aktínové vlákna štruktúrované ako zväzky fibríl, ktoré pomocou myozínu fungujú ako ťažné laná. Aktínové vlákna môžu vytvárať bunkové výrastky vo forme pseudopódií (filopódie a lamellipódy). Okrem mnohých funkcií v bunke je aktín samozrejme zodpovedný za kontrakciu kostrového svalstva a hladkého svalstva. Tieto pohyby sú tiež založené na interakcii aktín-myozín. Aby sa to zabezpečilo, je veľa aktínových vlákien spojených s inými proteínmi veľmi usporiadane.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty
Ako už bolo spomenuté, aktín sa nachádza vo všetkých eukaryotických organizmoch a bunkách. Je vnútornou súčasťou cytoplazmy a poskytuje bunkovú stabilitu, ukotvenie štrukturálne príbuzných proteínov, transport vezikúl na krátku vzdialenosť do bunková membránaa pohyblivosť buniek. Bez aktínu by prežitie buniek nebolo možné. Existuje šesť rôznych variantov aktínu, ktoré sú rozdelené do troch variantov alfa, jedného variantu beta a dvoch variantov gama. Alfa aktíny sa podieľajú na tvorbe a kontrakcii svalov. Beta-aktín a gama-1-aktín majú veľký význam pre cytoskelet v cytoplazme. Gama-2-aktín je zase zodpovedný za hladké svalstvo a črevné svalstvo. Počas syntézy sa najskôr vytvorí monomérny globulárny aktín, ktorý je tiež známy ako G-aktín. Individuálny monomérny proteín molekuly potom sa zhromaždia za polymerizácie za vzniku vláknitého F-aktínu. Počas polymerizačného procesu sa kombinuje niekoľko globulárnych monomérov, ktoré vytvárajú dlhý vláknitý F-aktín. Montáž aj demontáž reťazcov sú veľmi dynamické. To znamená, že aktínové lešenie je možné rýchlo prispôsobiť aktuálnym požiadavkám. Okrem toho je týmto procesom zabezpečený aj pohyb buniek. Tieto reakcie môžu byť inhibované takzvanými inhibítormi cytoskeletu. Tieto látky sa používajú na inhibíciu polymerizácie alebo depolymerizácie. Majú liečivý význam ako drogy v kontexte chemoterapie.
Choroby a poruchy
Pretože aktín je nevyhnutnou súčasťou všetkých buniek, mnoho štrukturálnych zmien je spôsobených mutáciou viesť k smrti organizmu. Mutácie v génoch kódujúcich alfa-aktíny môžu spôsobiť svalové ochorenia. To platí najmä pre alfa-1-aktín. Vzhľadom na skutočnosť, že alfa-2-aktín je zodpovedný za aortálny sval, mutácia v ACTA2 gen môže spôsobiť rodinnú hrudnú kosť aortálna aneuryzma. ACTA2 gen kóduje alfa-2-aktín. Mutácia ACTC1 gen pre srdcový alfa-aktín spôsobuje rozšírené kardiomyopatia. Ďalej môže mutácia ACTB ako génu kódujúceho cytoplazmatický beta-aktín spôsobiť veľké a difúzne B-bunky lymfóm. Niektorí autoimunitné ochorenia môže mať zvýšené hladiny aktínu protilátky. Platí to najmä pre autoimunitné látky pečeň zápal. Toto je chronické zápal pečene to vedie k pečeň cirhóza z dlhodobého hľadiska. Tu sa nachádza protilátka proti aktínu hladkého svalstva. V zmysle odlišná diagnóza, však autoimunitné zápal pečene nie je také ľahké odlíšiť od chronickej vírusovej hepatitídy. To je preto, že protilátky proti aktínu môžu byť tiež stimulované v menšej miere pri chronických vírusových zápal pečene.
