L’ampia varietà di geni della miosina che si trovano nei phyla eucarioti sono stati nominati secondo schemi diversi quando sono stati scoperti. La nomenclatura può quindi creare un po’ di confusione quando si cerca di confrontare le funzioni delle proteine miosiniche all’interno e tra gli organismi.
La miosina del muscolo scheletrico, la più evidente della superfamiglia delle miosine per la sua abbondanza nelle fibre muscolari, è stata la prima ad essere scoperta. Questa proteina costituisce parte del sarcomero e forma filamenti macromolecolari composti da più subunità di miosina. Simili proteine di miosina che formano filamenti sono state trovate nel muscolo cardiaco, nel muscolo liscio e nelle cellule non muscolari. Tuttavia, a partire dagli anni ’70, i ricercatori hanno iniziato a scoprire nuovi geni di miosina negli eucarioti semplici che codificavano proteine che agivano come monomeri e che erano quindi intitolate miosine di classe I. Queste nuove miosine sono state chiamate collettivamente “miosine non convenzionali” e sono state trovate in molti tessuti diversi dal muscolo. Questi nuovi membri della superfamiglia sono stati raggruppati secondo le relazioni filogenetiche derivate da un confronto delle sequenze di aminoacidi dei loro domini di testa, e ad ogni classe è stato assegnato un numero romano (vedi albero filogenetico). Le miosine non convenzionali hanno anche domini di coda divergenti, suggerendo funzioni uniche. L’attuale gamma di miosine si è probabilmente evoluta da un precursore ancestrale (vedi foto).
L’analisi delle sequenze di aminoacidi di diverse miosine mostra una grande variabilità tra i domini di coda, ma una forte conservazione delle sequenze del dominio di testa. Presumibilmente questo è così che le miosine possono interagire, attraverso le loro code, con un gran numero di carichi diversi, mentre l’obiettivo in ogni caso – muoversi lungo i filamenti di actina – rimane lo stesso e quindi richiede lo stesso macchinario nel motore. Per esempio, il genoma umano contiene oltre 40 diversi geni di miosina.
Queste differenze di forma determinano anche la velocità con cui le miosine possono muoversi lungo i filamenti di actina. L’idrolisi dell’ATP e il successivo rilascio del gruppo fosfato provoca il “colpo di potenza”, in cui la regione del “braccio di leva” o “collo” della catena pesante viene trascinata in avanti. Poiché la corsa di potenza sposta sempre il braccio di leva dello stesso angolo, la lunghezza del braccio di leva determina lo spostamento del carico rispetto al filamento di actina. Un braccio di leva più lungo farà sì che il carico attraversi una distanza maggiore anche se il braccio di leva subisce lo stesso spostamento angolare – proprio come una persona con gambe più lunghe può muoversi più lontano con ogni singolo passo. La velocità di un motore miosinico dipende dalla velocità con cui passa attraverso un ciclo cinetico completo del legame ATP al rilascio di ADP.
Myosin classesEdit
Myosin IEdit
Myosin I, una proteina cellulare ubiquitaria, funziona come monomero e funziona nel trasporto vescicolare. Ha una dimensione del passo di 10 nm ed è stata implicata come responsabile della risposta di adattamento delle stereocilia nell’orecchio interno.
Myosin IIEdit
La miosina II (conosciuta anche come miosina convenzionale) è il tipo di miosina responsabile della produzione della contrazione muscolare nelle cellule muscolari nella maggior parte dei tipi di cellule animali. Si trova anche nelle cellule non muscolari in fasci contrattili chiamati fibre di stress.
- La miosina II contiene due catene pesanti, ciascuna lunga circa 2000 aminoacidi, che costituiscono i domini della testa e della coda. Ciascuna di queste catene pesanti contiene il dominio di testa N-terminale, mentre le code C-terminali assumono una morfologia a spirale, tenendo insieme le due catene pesanti (immaginate due serpenti avvolti uno intorno all’altro, come in un caduceo). Così, la miosina II ha due teste. Il dominio intermedio del collo è la regione che crea l’angolo tra la testa e la coda. Nel muscolo liscio, un singolo gene (MYH11) codifica per le catene pesanti della miosina II, ma le varianti di splice di questo gene danno luogo a quattro isoforme distinte.
- Contiene anche 4 catene leggere di miosina (MLC), risultanti in 2 per testa, del peso di 20 (MLC20) e 17 (MLC17) kDa. Queste legano le catene pesanti nella regione del “collo” tra la testa e la coda.
- La MLC20 è nota anche come catena leggera regolatrice e partecipa attivamente alla contrazione muscolare.
- La MLC17 è anche conosciuta come la catena leggera essenziale. La sua esatta funzione non è chiara, ma si ritiene che contribuisca alla stabilità strutturale della testa della miosina insieme a MLC20. Esistono due varianti di MLC17 (MLC17a/b) come risultato dello splicing alternativo al gene MLC17.
Nelle cellule muscolari, le lunghe code a spirale delle singole molecole di miosina si uniscono, formando i filamenti spessi del sarcomero. I domini della testa che producono forza fuoriescono dal lato del filamento spesso, pronti a camminare lungo i filamenti sottili adiacenti basati sull’actina in risposta ai segnali chimici appropriati.
Miosina IIEdit
La miosina III è un membro poco conosciuto della famiglia delle miosine. È stato studiato in vivo negli occhi di Drosophila, dove si pensa che abbia un ruolo nella fototrasduzione. Un gene umano omologo per la miosina III, MYO3A, è stato scoperto attraverso il Progetto Genoma Umano ed è espresso nella retina e nella coclea.
Miosina IVEdit
La miosina IV ha un singolo motivo IQ e una coda che manca di qualsiasi sequenza formante una spirale. Ha un’omologia simile ai domini di coda delle miosine VII e XV.
Miosina VEdit
La miosina V è un motore di miosina non convenzionale, che è processato come un dimero e ha una dimensione del passo di 36 nm. Trasloca (cammina) lungo i filamenti di actina viaggiando verso l’estremità spinata (+ estremità) dei filamenti. La miosina V è coinvolta nel trasporto del carico (ad esempio RNA, vescicole, organelli, mitocondri) dal centro della cellula alla periferia, ma è stato inoltre dimostrato che agisce come un legante dinamico, trattenendo vescicole e organelli nella periferia ricca di actina delle cellule. Un recente studio di ricostituzione in vitro su filamenti di actina assemblati suggerisce che la miosina V viaggia più lontano sulla F-actina appena assemblata (ricca di ADP-Pi), mentre le lunghezze di corsa processuali sono più corte sulla F-actina più vecchia (ricca di ADP).
Miosina VIEdit
La miosina VI è un motore miosinico non convenzionale, che è principalmente processuale come dimero, ma agisce anche come monomero non processuale. Cammina lungo i filamenti di actina, viaggiando verso l’estremità appuntita (- estremità) dei filamenti. Si pensa che la miosina VI trasporti vescicole endocitiche nella cellula.
Miosina VIIModifica
La miosina VII è una miosina non convenzionale con due domini FERM nella regione della coda. Ha un braccio di leva esteso che consiste di cinque motivi IQ di legame alla calmodulina seguiti da una singola alfa-elica (SAH). La miosina VII è richiesta per la fagocitosi in Dictyostelium discoideum, la spermatogenesi in C. elegans e la formazione di stereocilia in topi e zebrafish.
Miosina VIIIEdit
La miosina VIII è una miosina specifica delle piante legata alla divisione cellulare; in particolare, è coinvolta nella regolazione del flusso del citoplasma tra le cellule e nella localizzazione delle vescicole nel fragmoplasto.
Miosina IXEdit
La miosina IX è un gruppo di proteine motore a testa singola. All’inizio è stato dimostrato che è diretta all’estremità inferiore, ma uno studio successivo ha dimostrato che è diretta all’estremità superiore. Il meccanismo di movimento di questa miosina è poco compreso.
Miosina XEdit
La miosina X è un motore non convenzionale, che funziona come dimero. Si pensa che la dimerizzazione della miosina X sia antiparallela. Questo comportamento non è stato osservato in altre miosine. Nelle cellule di mammifero, il motore si trova localizzato nella filopodia. La miosina X cammina verso le estremità spinate dei filamenti. Alcune ricerche suggeriscono che cammina preferenzialmente su fasci di actina, piuttosto che su singoli filamenti. È il primo motore miosinico trovato a mostrare questo comportamento.
Myosin XIEdit
Myosin XI dirige il movimento di organelli come plastidi e mitocondri nelle cellule delle piante. È responsabile del movimento dei cloroplasti in base all’intensità della luce e della formazione di stromoli che collegano diversi plastidi. La miosina XI gioca anche un ruolo chiave nella crescita polare della punta della radice ed è necessaria per un corretto allungamento dei peli radicali. Una specifica miosina XI trovata in Nicotiana tabacum è stata scoperta essere il più veloce motore molecolare processuale conosciuto, muovendosi a 7μm/s in passi di 35 nm lungo il filamento di actina.
Myosin XIIEdit
Myosin XIIIEdit
Myosin XIVEdit
Questo gruppo di miosine è stato trovato nel phylum Apicomplexa. Le miosine si localizzano sulle membrane plasmatiche dei parassiti intracellulari e possono essere coinvolte nel processo di invasione cellulare.
Questa miosina si trova anche nel protozoo ciliato Tetrahymena thermaphila. Le funzioni conosciute includono: il trasporto dei fagosomi al nucleo e la perturbazione dell’eliminazione regolata dallo sviluppo del macronucleo durante la coniugazione.
Miosina XVEdit
La miosina XV è necessaria per lo sviluppo della struttura del nucleo di actina delle stereociglia non-motili situate nell’orecchio interno. Si pensa che sia funzionale come monomero.
Miosina XVIEdit
Miosina XVIIEdit
Miosina XVIIIEdit
MYO18A Un gene sul cromosoma 17q11.2 che codifica molecole motorie basate sull’actina con attività ATPasi, che possono essere coinvolte nel mantenimento dell’impalcatura delle cellule stromali necessaria per mantenere il contatto intercellulare.