miniatura|Representación dunha cofilina (factor despolimerizante da actina, ADF).

A da ADF/Cofilina é unha familia de proteínas que se unen á actina asociadas coa rápida despolimerización de microfilamentos de actina, que dá á actina as súas características de inestabilidade dinámica. Esta inestabilidade dinámica é fundamental para o papel exercido pola actina na contracción muscular, a motilidade celular e a regulación da transcrición. ADF son as siglas en inglés de factor despolimerizante da actina. En humanos e ratos describíronse tres xenes moi conservados e idénticos nun 70 %-82 % que pertencen a esta familia e que son: CFL1, que codifica a cofilina 1 (non muscular ou n-cofilina). CFL2, que codifica a cofilina 2 (que se atopa no músculo ou m-cofilina). DSTN, que codifica a destrina, tamén chamada factor despolimerizante da actina ou ADF polas súas siglas en inglés. As proteínas que se unen á actina regulan a ensamblaxe e desensamblaxe dos filamentos de actina.Cooper, G. M. and R. E. Hausman. The Cell: A Molecular Approach, 3ª ed. Washington DC: ASM Press 2004 pp.436-440. A cofilina, un membro da familia da ADF/Cofilina é unha proteína cunha identidade de secuencia do 70 % coa destrina, forma parte desta familia de pequenas proteínas que se unen ao ADP. A proteína únese a monómeros (actina G) e filamentos de actina (actina F). A cofilina causa a despolimerización no extremo menos (−) dos filamentos, o que impide a súa reensamblaxe. A proteína corta os filamentos de actina ao crear máis extremos positivos (+) nos fragmentos de filamentos. A cofilina/ADF (destrina) é probable que corte a actina F sen extremos protexidos e prefire a ADP-actina. Estes monómeros poden ser reciclados pola profilina, activando os monómeros para que volvan á forma de filamentos outra vez por un intercambio ADP-ATP. A ATP-actina queda entón dispoñible para a ensamblaxe.

Estrutura miniatura|303x303px|A proteína cofilina 1 illada de lévedos. A estrutura dos factores despolimerizantes da actina está moi conservada entre distintos organismos debido á importancia da actina en moitos procesos celulares. As proteínas desta familia constan caracteristicamente de cinco follas beta, catro delas antiparalelas e unha paralela, e catro hélices alfa cunha hélice alfa central que lle dá á proteína estrutura e estabilidade. O dominio de homoloxía do factor despolimerizante da actina (dominio ADF-H) permite a unión de subunidades da actina e inclúe a hélice alfa central, a extensión N-terminal, e a hélice C-terminal.

A extensión N-terminal consta dun bucle inclinado que facilita a unión da actina G pero non a da actina F debido a impedimentos estéricos da actina F. O C-terminal pode formar pontes de hidróxeno coa actina F por medio das amidas do seu esqueleto molecular e unha serina na posición S274. Esta serina ten unha conservación evolutiva especialmente alta debido á súa importancia na unión da actina. A hélice alfa central está inserida na fenda hidrófoba entre a primeira e a terceira subunidades da actina durante a unión da actina.

A cofilina únese á actina monómera (actina G) e á filamentosa (actina F). As súas afinidades de unión son maiores para a ADP-actina fronte ao ADP-Pi e ATP-actina. a súa unión cambia o retorcemento da actina F. A estrutura do ADF caracterizouna primeiro en 1980 James Bamburg. Parce que catro histidinas da actina situadas preto do sitio de unión da cofilina poden ser necesarios para a interacción cofilina/actina, pero non se poden explicar os niveis de interacción encontrados só coa sensibilidade ao pH. A cofilina acomódase na ADP-actina F debido a un aumento da flexibilidade nesta forma da actina. A unión tanto á cofilina coma á ADF (destrina) causa a redución da lonxitude de cruzamento do filamento. Por tanto, as tensións incrementan a dinámica do filamento e o nivel de fragmentación do filamento observados.

Función A cofilina é un factor que se une á actina ubicuo necesario para a reorganización dos filamentos de actina. Os membros da familia ADF/Cofilina únense aos monómeros de actina G e despolimerizan os filamentos de actina por medio de dous mecsanismos: corte e incremento da disociación dos monómeros de actina desde o extremo en punta. Cómpre que existan filamentos de ADP/ADP-Pi actina "máis vellos" libres de tropomiosina e un pH axeitado para que a cofilina poida funcionar correctamente. En presenza de ATP-actina G facilmente dispoñible, a cofilina acelera a polimerización da actina pola súa actividade de corte da actina (proporcionando extremos libres barbados para unha maior polimerización e nucleación polo complexo Arp2/3). Como un efecto de longa duración in vivo, a cofilina recicla a ADP-actina F máis vella, axudando á célula a manter o conxunto de moléculas de ATP-actina G para poder ter unha motilidade sostida. O pH, a fosforilación e os fosfoinosítidos regulan a unión da cofilina e a súa actividade de asociación coa actina.

O complexo Arp2/3 e a cofilina funcionan xuntos para reorganizar os filamentos de actina do citoesqueleto. O Arp 2/3, un complexo de proteínas que se unen á actina, únese ao lado da ATP-actina F preto do extremo barbado en crecemento do filamento, causando a nucleación dunha nova rama de actina F, mentres que a despolimerización impulsada pola cofilina ten lugar despois de disociarse do complexo Arp2/3. Tamén funcionan xuntas para reorganizar os filamentos de actina para trasladar máis proteínas por vesículas para continuar o crecemento dos filamentos.

A cofilina tamén se une a outras proteínas como a miosina, tropomiosina, α-actinina, xelsolina e escruína. Estas proteínas compiten coa cofilina para unirse á actina.

Nun organismo modelo A ADF/cofilina atópase en membranas pregadas e no bordo de avance de células móbiles. En concreto, a ADF/cofilina promove a desensamblaxe dos filamentos en lamelipodios do anfibio Xenopus laevis, unha protrusión dos fibroblastos caracterizada por ter redes de actina. Adiciónanse subunidades aos extremos barbados, mentres que se perden subunidades nos extremos en punta traseiros. Incrementar a constante de velocidade k, para a disociación da actina nos extremos en punta causaba o corte dos filamentos de actina. Por medio destes experimentos, atopouse que o ATP ou ADP-Pi probablemente están implicados na unión aos filamentos de actina.

Mecanismo de acción

A actina F está estabilizada cando está unida ao ATP debido á presenza dunha serina na segunda subunidade da actina que pode formar pontes de hidróxeno co último grupo fosfato do ATP e unha histidina próxima unida ao bucle principal. Esta interacción estabiliza a estrutura internamente debido ás interaccións entre o bucle principal e a segunda subunidade. Cando se hidroliza o ATP a ADP, a serina xa non pode formar unha ponte de hidróxeno co ADP debido á perda do fosfato inorgánico, o cal causa que a cadea lateral da serina se retorza, causando un cambio conformacional na segunda subunidade. Este cambio conformacional tamén causa que a serina xa non poida formar unha ponte de hidróxeno coa histidina unida ao bucle principal e isto debilita a ligazón entre as subunidades unha e tres, causando que toda a molécula se retorza. Este reotrcemento xera tensión na molécula e desestabilízaa.

O factor despolimerizante da actina pode unirse para desestabilizar a actina F ao inserir a hélice central na fenda entre a primeira e a terceira subunidades da actina. O factor despolimerizante da actina únese á actina F cooperativamente e isto induce un cambio conformacional na actina F que causa que se retorza e quede máis desestabilizada. Este retorcemento causa o corte do enlace entre os monómeros de actina, despolimerizando o filamento.

Regulación Fosforilación O factor despolimerizante da actina é regulado pola fosforilación dunha serina no C-terminal por quinases LIM. O factor despolimerizante da actina actívase cando é desfosforilado e inhíbese cando é fosforilado.

pH

miniatura|247x247px|Tropomiosina unida á actina. Un ambiente alcalino estabiliza o fosfato inorgánico liberado cando o ATP se hidroliza a ADP, así que un maior pH fai máis favorable a hidrólise do ATP unido á actina F dando ADP, o que ten como resultado a desestabilización da actina.

Unión á tropomiosina A actina F únese á proteína tropomiosina e ao factor despolimerizante da actina de forma competitiva e mutuamente excluínte. A unión da actina F á tropomiosina non é cooperativa así que a unión da tropomiosina non induce un cambio conformacional na actina F e non causa a súa desestabilización. Porén, como a actina F non pode unirse á vez á tropomiosina e ao factor despolimerizante da actina debido á que a tropomiosina, cando está unida á actina, bloquea o sitio de unión do factor despolimerizante da actina, isto ten como resultado que a tropomiosina actúa como un protector da actina contra a súa despolimerización.

Notas

Véxase tamén

Ligazóns externas

Categoría:Familias de proteínas