Kinesin

Kinesin vertegenwoordigt een complex van bepaalde motoreiwitten in eukaryote cellen en is naast andere motoreiwitten zoals dyneïne of myosine en andere structurele eiwitten betrokken bij de constructie van het cytoskelet. Het wordt gebruikt om macromoleculen, blaasjes en celorganellen van het cytoplasma of de kern naar het celmembraan te transporteren.

Wat is kinesine?

Kinesines zijn een groep motoreiwitten met vergelijkbare eigenschappen en functies. Ze bestaan ​​uit twee zware en twee lichte eiwitketens.Het kop-, nek- en staartgedeelte van het molecuul bevinden zich op de zware eiwitketens.

De lichte eiwitketens hechten zich aan de staart. Kinesine wordt gebruikt om celorganellen, blaasjes en biomoleculen langs microtubuli te transporteren. De microtubuli vertegenwoordigen een railsysteem dat bestaat uit het eiwit tubuline, dat altijd groeit van de celkern naar het celmembraan. Het groeiende microtubule-uiteinde wordt het zogenaamde plus-uiteinde genoemd. Dit betekent dat kinesine de biologische stoffen en celorganellen alleen in de richting van het positieve uiteinde transporteert (anterograde transport).

Het transport in de richting van het min-uiteinde (retrograde transport) wordt veroorzaakt door een complex van andere motoreiwitten, het dyneïne. Kinesin heeft de vorm van een dimeer. Als onderdeel van de quaternaire structuur van het eiwit vormen de twee zware en twee lichte ketens een eiwitcomplex dat geen covalente bindingen heeft tussen de individuele eiwitketens. Kinesin heeft twee motorische domeinen (hoofddomeinen) die verantwoordelijk zijn voor beweging langs de microtubuli.

Functie, effect en taken

De belangrijkste taak van kinesine is om celcomponenten en moleculen van binnenuit de cel naar het celmembraan te transporteren. Onder andere worden afgebroken celcomponenten uit de cel verwijderd, enzymen worden uitgescheiden, hormonen afgegeven, membraaneiwitten worden van de plaats van synthese naar het membraan gebracht en nog veel meer.

Signaalstoffen voor communicatie tussen de cellen worden ook naar het extracellulaire gebied getransporteerd. In neuronen worden neurotransmitters bijvoorbeeld vanuit de celkern in blaasjes getransporteerd in de richting van de axonen en synapsen. Van daaruit worden met behulp van neurotransmitters signalen doorgegeven aan andere zenuwcellen. De blaasjes, celorganellen of biomoleculen binden zich aan de kinesines via verbindende eiwitten. Met behulp van de twee motordomeinen (hoofden) loopt het kinesinecomplex langs de microtubulus. De binding van één kop wordt herhaaldelijk verbroken met energieoverdracht door ATP naar ADP te splitsen, terwijl de binding van de andere kinesinekop aanvankelijk behouden blijft.

Het losgemaakte kopgebied bindt echter onmiddellijk weer aan een andere bindingsplaats van de microtubuli in de richting van het positieve uiteinde, en tegelijkertijd lost het andere kopdomein op tijdens het splitsen van ATP. De splitsing van ATP naar ADP op de kinesinebindingsplaats op de microtubuli leidt tot een verandering in de conformatie van het gehele kinesinecomplex, waardoor de beweging ervan wordt geactiveerd. Dit proces wordt herhaald totdat het kinesinecomplex het celmembraan heeft bereikt. Op de bestemming worden de te transporteren celorganellen of moleculen afgesplitst van het kinesinecomplex.

Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden

Kinesine wordt in alle eukaryote cellen aangetroffen. Er zijn verschillende kinesine-eiwitten. Dit eiwitcomplex is echter nauwelijks veranderd in de stamgeschiedenis van de eukaryote organismen in het functioneel belangrijke kopgebied. Zijn functie in eencellige eukaryoten zoals de amoebe is precies dezelfde als in de meercellige organismen van het dieren- en plantenrijk. Kinesine transporteert celorganellen en moleculen naar het celmembraan. De interactie van kinesine en microtubuli is ook een universeel fenomeen.

Kleine genetische veranderingen treden op in het staartgedeelte van het eiwitcomplex. Dit gebied reageert op de veranderende componenten die getransporteerd moeten worden en van tevoren natuurlijk gebonden aan kinesine. De kinesines zijn niet gerelateerd aan de dyneins, die het transport van moleculen en moleculaire complexen van het celmembraan naar de celkern organiseren. Er zijn echter verwante relaties met myosine, dat met behulp van actine verantwoordelijk is voor spierbeweging en binnen de cel voor kleine transportroutes van celorganellen vanwege vergelijkbare bewegingspatronen.

Ziekten en aandoeningen

Mutaties in het kinesinecomplex kunnen leiden tot verstoringen van het intracellulaire transport. In de context van deze aandoeningen is een complex van neurologische aandoeningen bekend, die erfelijke spastische paraplegie (HSP) worden genoemd.

Er zijn meer dan 50 verschillende soorten van deze aandoening, die allemaal genetisch zijn. De spastische spinale verlamming SPG 10 werd nader onderzocht. Bij deze ziekte leidt een mutatie tot een onjuiste productie van een kinesinecomplex genaamd KIF5A. Sommige actieve ingrediënten en celorganellen worden verkeerd getransporteerd en bereiken niet langer de plaats van actie. Dit zijn vooral actieve stoffen die nodig zijn in de axonen van neuronen. De bijbehorende neuronen degenereren en kunnen bewegingsimpulsen niet meer goed overbrengen.

Deze aandoening heeft invloed op de motorische vaardigheden van de benen. Dit leidt tot een toenemende spastische verlamming van de benen. In de gevorderde stadia van de ziekte is de getroffen patiënt afhankelijk van een rolstoel. De spastische paraplegie is echter een groep van verschillende ziekten met vergelijkbare symptomen. Ze zijn gebaseerd op verschillende mutaties. Er zijn 48 verschillende HSP-genlocaties bekend. Naast de beperking van de beenmotoriek, kunnen afhankelijk van de ziekte ook andere neurologische symptomen optreden.

Aangenomen wordt dat andere neurodegeneratieve ziekten ook worden veroorzaakt door transportstoornissen in de cel. Er is echter verder onderzoek nodig om de exacte relaties te onderzoeken. Tot nu toe groeit het besef dat met name zenuwcellen worden aangetast wanneer de kinesinefunctie wordt aangetast. In hoeverre andere lichaamscellen worden beïnvloed, is er nog onvoldoende kennis.