Mikrofilamen – Pengertian, struktur, fungsi, penyakit

Mikrofilamen adalah serat protein globular halus berdiameter 3 sampai 7 nm yang menopang sel. Mikrofilamen adalah bagian dari sitoskeleton dan sebagian besar terdiri dari protein kontraktil yang disebut aktin. Ini terletak di pinggiran sel dan disintesis dari titik-titik tertentu pada membran sel. Fungsi utamanya adalah memberikan stabilitas pada sel, memberikan struktur dan pergerakan, hanya terdapat pada sel organisme supraseluler.

Asosiasi mikrofilamen dengan protein myosin bertanggung jawab untuk kontraksi otot. Mikrofilamen juga dapat melakukan gerakan seluler, termasuk perpindahan, kontraksi, dan sitokinesis.

Pengertian

Mikrofilamen adalah salah satu dari tiga komponen dasar sitoskeleton sel eukariotik (mikrofilamen, mikrotubulus, dan filamen intermediet) dan terdiri dari filamen kecil dari protein yang disebut aktin (polimer aktin).

Pada eukariota, gen yang mengkode mikrofilamen aktin sangat terkonservasi di semua organisme, itulah sebabnya mereka sering digunakan sebagai penanda molekuler untuk studi berbagai jenis.

Mikrofilamen didistribusikan ke seluruh sitosol, tetapi sangat melimpah di daerah di bawah membran plasma, di mana mereka membentuk jaringan kompleks dan berasosiasi dengan protein khusus lainnya untuk membentuk sitoskeleton.

Jaringan mikrofilamen dalam sitoplasma sel mamalia dikodekan oleh dua dari enam gen yang dijelaskan untuk aktin, yang terlibat dalam dinamika mikrofilamen dan bahkan sangat penting selama diferensiasi sel induk.

Banyak penulis setuju bahwa mikrofilamen adalah protein yang paling beragam, serbaguna, dan penting dalam sitoskeleton sebagian besar sel eukariotik, dan penting untuk diingat bahwa ini tidak ditemukan pada mikroorganisme prokariotik.

Sebaliknya, dalam jenis sel ini, terdapat filamen yang homolog dengan mikrofilamen, tetapi terdiri dari protein lain: protein MreB.

Gen yang mengkode protein ini saat ini dianggap sebagai gen leluhur yang mungkin untuk aktin eukariotik. Akan tetapi, homologi urutan asam amino yang menyusun protein MreB hanya 15% sehubungan dengan urutan aktin.

Karena mereka adalah bagian fundamental dari sitoskeleton, setiap cacat fenotipik di kedua mikrotubulus dan filamen antara dan mikrofilamen aktin (sitoskeleton) dapat menyebabkan patologi seluler dan sistemik yang berbeda.

Struktur

Mikrofilamen, juga disebut filamen aktin, adalah salah satu jenis filamen protein yang ditemukan di sitoplasma sel eukariotik, yang merupakan sitoskeleton. Mereka terutama terdiri dari polimer aktin yang, dalam sel, dimodifikasi dan berinteraksi dengan beberapa protein lain. Mikrofilamen umumnya berukuran sekitar 7 nm, dan terdiri dari dua strip aktin.

Aktin merupakan sekitar 5% dari konstitusi protein hewani, separuh terkait dengan filamen dan separuh lainnya hadir dalam monomer. Setiap filamen dapat dianggap sebagai heliks untai ganda yang putaran penuhnya diulangi setiap 37 nm, dengan beberapa interaksi lateral antara dua untai, mencegahnya dari pemisahan.

Aktin dipolimerisasi dengan cara yang mirip dengan tubulin yang ada dalam mikrotubulus, dengan laju pertumbuhan yang lebih tinggi di ujung plus (+) dan lebih rendah di ujung minus (-). Filamen aktin tanpa protein terkait secara inheren tidak stabil dan dapat berdisosiasi di kedua ujungnya. Dalam sel hidup, monomer aktin terikat erat dengan ATP, dan ketika monomer dimasukkan ke dalam filamen, ATP dihidrolisis, menghasilkan ADP. Ketika ada keuntungan di bagian plus (+) bersamaan dengan kerugian di ujung minus (-), fenomena yang disebut treadmilling terjadi, yang menghasilkan “pergerakan” filamen oleh sitoplasma (sitosol). Ketika kecepatan penambahan dan kehilangan sama, ukuran filamen tetap sama. [3]

Dalam sitoplasma eukariotik, ada banyak monomer aktin yang tidak ditambahkan ke ujung mikrofilamen. Ini karena sel mengandung protein kecil, seperti timosin dan profilin, yang mengikat monomer aktin sitosol, mencegahnya ditambahkan ke ujung filamen aktin.

Polimerisasi mikrofilamen

Itu terletak di tepi sel, oleh karena itu dari sana ia berpolimerisasi. Ini dimulai sebagai respons terhadap sinyal eksternal yang memberi tahu sel bentuk apa yang harus diambil. Hal pertama yang terbentuk adalah sejenis tutup yang terdiri dari protein khusus yaitu ARP2 dan ARP3, bersama dengan protein lain yang memperkuat tutup ini dan yang membentuk kompleks ARP (protein terkait aktin). Dari tutupnya, monomer aktin berikatan membentuk protofilamen. Ujung negatif (-) memiliki penutup, jadi filamen hanya tumbuh ke arah ujung positif (+) dengan menambahkan monomer baru.

Ciri-ciri

Mikrofilamen terdiri dari monomer protein dari keluarga aktin, yang merupakan protein kontraktil yang sangat melimpah dalam sel eukariotik, karena mereka juga berpartisipasi dalam kontraksi otot.

Filamen ini memiliki diameter antara 5 dan 7 nm, itulah sebabnya mereka juga dikenal sebagai filamen tipis dan terdiri dari dua bentuk aktin: bentuk bulat (aktin G) dan bentuk berfilamen (aktin F).

Protein yang berpartisipasi dalam sitoskeleton dikenal sebagai aktin γ dan β, sedangkan yang berpartisipasi dalam kontraksi biasanya adalah aktin α.

Proporsi aktin globular dan aktin berfilamen dalam sitosol bergantung pada kebutuhan seluler, karena mikrofilamen adalah struktur yang sangat bervariasi dan serbaguna, yang terus tumbuh dan memendek dengan polimerisasi dan depolimerisasi.

G aktin adalah protein berbentuk bulat kecil, terdiri dari hampir 400 asam amino dan dengan berat molekul sekitar 43 kDa.

Monomer G-aktin yang menyusun mikrofilamen disusun dalam bentuk untai heliks, karena masing-masing mengalami pelintiran saat dikaitkan dengan yang berikutnya.

G aktin berasosiasi dengan satu molekul Ca2 + dan ATP lainnya, yang menstabilkan bentuk globularnya; sedangkan aktin F diperoleh setelah hidrolisis fosfat terminal dari molekul ATP menjadi G aktin, yang berkontribusi pada polimerisasi.

Fungsi

Fungsi mikrofilamen meliputi sitokinesis, pergerakan amoeboid, perubahan bentuk sel, endositosis dan eksositosis, kontraksi sel dan stabilitas mekanis. Mikrofilamen tipis, fleksibel dan relatif kuat, menahan tekukan oleh gaya kompresi dan fraktur oleh gaya tarik nanonewton. Saat menginduksi motilitas seluler, salah satu ujung filamen aktin memanjang sementara ujung lainnya berkontraksi, mungkin oleh motor molekuler miosin II.

Selain itu, mereka berfungsi sebagai bagian dari motor molekuler kontraktil yang digerakkan oleh aktomiosin, di mana filamen tipis berfungsi sebagai platform traksi untuk kontraksi otot yang bergantung pada ATP dan dalam pergerakan pseudopoda. Mikrofilamen memiliki struktur yang tahan dan fleksibel yang membantu sel untuk bergerak.

Mikrofilamen berinteraksi dengan filamen miosin yang berasosiasi dengan protein transmembran yang memiliki domain di sitosol dan domain lain di bagian luar sel, sehingga berpartisipasi dalam proses mobilitas sel.

Mikrofilamen yang terkait dengan membran plasma ini memediasi berbagai respons seluler terhadap berbagai kelas rangsangan. Misalnya, adhesi sel di jaringan epitel didorong oleh protein transmembran yang dikenal sebagai cadherin, yang berinteraksi dengan mikrofilamen untuk merekrut faktor respons.

Filamen aktin berinteraksi dengan filamen perantara untuk menyebabkan rangsangan ekstraseluler dikirim ke situs utama seperti ribosom dan kromosom di dalam nukleus.

Fungsi mikrofilamen yang klasik dan banyak dipelajari adalah kemampuannya untuk membentuk “jembatan”, “rel” atau “jalan raya” untuk pergerakan protein motorik myosin I, yang mampu memuat vesikel transportasi dari organel ke membran. plasma di jalur sekretori.

Mikrofilamen juga berinteraksi dengan miosin II untuk membentuk cincin kontraktil yang terbentuk selama sitokinesis, tepatnya pada tahap terakhir pembelahan sel saat sitosol dipisahkan dari sel induk dan sel anak.

Secara umum, mikrofilamen F-aktin memodulasi distribusi beberapa organel seperti kompleks Golgi, retikulum endoplasma, dan mitokondria. Selain itu, mereka juga berpartisipasi dalam posisi spasial mRNA sehingga terbaca oleh ribosom.

Seluruh rangkaian mikrofilamen seluler, terutama yang terkait erat dengan membran plasma, berpartisipasi dalam pembentukan membran sel bergelombang yang memiliki gerakan aktif konstan.

Mereka juga terlibat dalam pembentukan mikrovili dan benjolan umum lainnya di permukaan banyak sel.

Contoh fungsi di hati

Mikrofilamen berpartisipasi dalam proses sekresi empedu di hepatosit (sel hati) dan juga dalam gerakan peristaltik (kontraksi terkoordinasi) dari kanalikuli hepatik.

Mereka berkontribusi pada diferensiasi domain membran plasma berkat asosiasi mereka dengan elemen sitosol yang berbeda dan kontrol yang mereka lakukan terhadap topografi elemen intraseluler ini.

Patologi terkait

Ada beberapa penyakit yang terkait dengan cacat primer dalam struktur atau dengan protein pengatur dan enzim dalam sintesis mikrofilamen, meskipun faktanya ini terlibat langsung dalam sejumlah besar fungsi.

Rendahnya tingkat penyakit dan malformasi dalam struktur utama mikrofilamen disebabkan oleh fakta bahwa, secara umum, terdapat banyak gen yang mengkode aktin dan protein pengaturnya, sebuah fenomena yang dikenal sebagai “redundansi genetik”.

Salah satu patologi yang paling banyak dipelajari adalah vitrifikasi oosit pada sitoskeletonnya, di mana gangguan dalam jaringan mikrofilamen kortikal diamati, serta depolimerisasi dan disorganisasi mikrotubulus dari spindel mitosis.

Secara umum, vitrifikasi ini menyebabkan dispersi kromosom, karena menyebabkan gangguan pada pemadatan semua kromatin.

Sel-sel yang memiliki organisasi dan proporsi mikrofilamen yang lebih besar dalam sitoskeletonnya adalah sel-sel otot lurik; oleh karena itu, sebagian besar penyakit dikaitkan dengan kerusakan alat kontraktil.

Mikrofilamen yang rusak atau atipikal juga telah dikaitkan dengan penyakit tulang yang dikenal sebagai penyakit Paget.

Mikrofilamen – Pengertian, struktur, fungsi, penyakit

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Kembali ke Atas