Proteína motora.


Los motores de quinesina basados en microtúbulos y los motores de miosina basados en actina, [1] generan movimientos asociados con el tráfico intracelular, la división celular y la contracción muscular. Los primeros estudios sugirieron que estos motores moleculares funcionan por mecanismos muy diferentes. Recientemente, sin embargo, ha quedado claro que la cinesina y la miosina comparten una estructura central común y convierten la energía del trifosfato de adenosina en el movimiento de la proteína usando una estrategia de cambio conformacional similar. Esto a dado a una notable diversidad de motores de quinesina y miosina cuyas propiedades móviles están optimizadas para realizar distintas funciones biológicas.

El movimiento es uno de los atributos definitorios de la vida. No es sorprendente que el estudio de la motilidad tenga una larga historia, ya que las teorías sobre la contracción muscular abarcan tres milenios [2]. En los últimos años, el interés en el movimiento biológico ha florecido debido a la comprensión de que gran parte del comportamiento celular y la arquitectura dependen del transporte dirigido de macromoléculas, membranas o cromosomas dentro del citoplasma. De hecho, la microscopía moderna ha transformado nuestra visión del interior de la célula de un entorno relativamente estático a uno que está batiendo con componentes en movimiento, no muy diferente del bullicioso tráfico en una ciudad metropolitana. Del mismo modo que la interrupción del tráfico comercial afecta el bienestar de una ciudad, el transporte molecular defectuoso puede dar como resultado defectos en el desarrollo como las enfermedades cardiovasculares y neuronales.

Los movimientos de los músculos, así como cargas mucho más pequeñas intracelulares son impulsadas por motores moleculares que se mueven unidireccionalmente a lo largo de los polímeros de proteínas la actina o microtúbulos. La miosina muscular, un motor basado en actina y la cinesina o quinesina convencional, que transporta organelos de membrana a lo largo de los microtúbulos. La miosina muscular, cuyo estudio data de 1864, ha servido como un sistema modelo para comprender la motilidad durante décadas. La quinesina, se descubrió usando ensayos de motilidad in vitro en 1985, es un concepto relativamente nuevo.

Hace unos pocos años, parecía que la quinesina y la miosina tenían poco en común. Además de operar con diferentes polímeros, el dominio motor de la quinesina tiene menos de la mitad del tamaño de la miosina, y las comparaciones de secuencias iniciales no revelaron ningún factor importante.

Hace unos pocos años, parecía que la quinesina y la miosina tenían poco en común. Además de operar con diferentes polímeros, el dominio motor de la quinesina tiene menos de la mitad del tamaño de la miosina, y las comparaciones de secuencias iniciales no revelaron ningún factor importante similitudes entre estos dos motores. Sus propiedades móviles también parecían ser bastante diferentes. Se descubrió que la quinesina convencional es un motor con gran cantidad de  procesos, que podría tomar varios cientos de pasos en un microtúbulo sin despegarse , mientras que la miosina muscular se mostró que ejecutaba un solo "golpe" y luego se disociaba (Fig. 1). Los últimos años de investigación, sin embargo, han arrojado una luz diferente sobre la relación entre la quinesina y la miosina. Las estructuras cristalinas de la quinesina revelaron una sorprendente similitud estructural con la miosina (Fig. 2), y la estructura es la que se superpone a los períodos más cortos de conservación de la secuencia. Esto sugirió que la miosina y la quinesina se originaron a partir de un ancestro común, que a su vez puede vincularse incluso más atrás en la evolución a un predecesor de proteínas que también dio lugar a la superfamilia de proteínas G (figura 3) .

Un mayor conocimiento de la evolución y función de los motores moleculares ha venido de esfuerzos de secuenciación recientes, que han descubierto un gran número de genes de quinesina y miosina (lo más probable es que 50 de cada uno en el genoma de mamífero) (Fig. 3). Los numerosos motores de miosina surgieron para ejecutar una variedad de distintas actividades biológicas, que incluyen contracción muscular, citocinesis, movimiento celular, transporte de membrana, arquitectura celular y ciertas vías de transducción de señales. Las quinesinas están involucradas en el transporte de la membrana, la mitosis y la meiosis, el transporte de ARN mensajero y proteínas, la génesis ciliar y flagelar, la transducción de señales y la dinámica de los polímeros de microtúbulos. Los análisis de estos recientes descubrimientos sobre la quinesinas y la miosinas han revelado una gran diversidad en las propiedades entre los motores dentro de una superfamilia como entre la quinesina convencional y la miosina muscular en sí (Fig. 3). La oportunidad de estudiar y comparar numerosos motores de quinesina y miosina proporciona un recurso valioso para comprender el mecanismo de la motilidad.

Debido a que la kinesina y la miosina comparten una estructura central similar y una ascendencia evolutiva, la comparación de estos motores tiene el potencial de alcanzar varios principios comunes mediante los cuales convierten la energía química en movimiento. En este artículo, revisamos modelos recientes de cómo la miosina muscular y la quinesina convencional producen movimiento. Aunque estos modelos superficialmente parecen muy diferentes, un mecanismo central similar se vuelve aparente cuando las partes de trabajo de los motores de quinesina y miosina se examinan a fondo. Este método ha demostrado ser muy versátil, ya que ha proporcionado un andamio para la evolución de proteínas motoras diversamente funcionales.

Motility Models for Muscle Myosin and Conventional Kinesin




Referencias.
[1] The Way Things Move: Looking Under the Hood of Molecular Motor Proteins

[2]Mc Mahon TA Muscles, Reflexes, And Locomotion Princeton University Press 1984 by Thomas A. McMahon



Eduardo Ghershman , 22.1.2018