Kinesin představuje komplex určitého motoru Proteinů v eukaryotických buňkách. Spolu s dalším motorem Proteinů jako je dynein nebo myosin a další strukturní proteiny, podílí se na sestavení cytoskeletu. Slouží k transportu makromolekul, vezikul a buněčných organel z cytoplazmy nebo jádra směrem k buněčným membránám.
Co je kinesin?
Kinesiny jsou skupina motorů Proteinů s podobnými vlastnostmi a funkcemi. Skládají se ze dvou těžkých a dvou lehkých proteinových řetězců. Na těžkých proteinových řetězcích jsou hlava regionu,. \ t krka ocasní část molekuly. Řetězy lehkých bílkovin se připojují k zadní části. Kinesin slouží k přenosu buněčných organel, vezikul a biomolekul podél mikrotubulů. Mikrotubuly představují systém kolejnic z bílkovinného tubulinu, který vždy roste od jádra směrem k buněčná membrána. Rostoucí konec mikrotubulů se nazývá plusový konec. Kinesin tedy transportuje biochemické látky a buněčné organely pouze ve směru kladného konce (anterográdní transport). Transport ve směru minusového konce (retrográdní transport) je vyvolán komplexem dalších motorických proteinů, dyneinu. Kinesin existuje jako dimer. V rámci kvartérní struktury proteinu tvoří dva těžké a dva lehké řetězce proteinový komplex, který nemá kovalentní vazbu mezi jednotlivými proteinovými řetězci. Kinesin má tedy dvě motorické domény (hlava domény), které jsou odpovědné za pohyb podél mikrotubulů.
Funkce, akce a role
Hlavní funkcí kinesinu je transportovat buněčné komponenty a molekuly zevnitř buňky směrem k buněčným membránám. To zahrnuje odstranění degradovaných buněčných komponent z buňky, přinášení enzymy pro sekreci, vylučování hormonů, přináší membránové proteiny z místa syntézy na membránu a další. Signální látky pro komunikaci mezi buňkami jsou také transportovány do extracelulární oblasti. V neuronech jsou například neurotransmitery transportovány uvnitř vezikul z buněčného jádra do axonů a synapsy. Odtamtud se neurotransmitery používají k přenosu signálů do jiných nervových buněk. Vezikuly, buněčné organely nebo biomolekuly se vážou na kinesiny prostřednictvím spojovacích proteinů. S pomocí dvou motorických domén (hlav) probíhá kinesinový komplex podél mikrotubulu. V procesu, vazba jednoho hlava je opakovaně uvolňován přenosem energie štěpením ATP na ADP, zatímco vazba jiné kinezinové hlavy je zpočátku zachována. Avšak oddělená oblast hlavy se okamžitě znovu váže na další vazebné místo mikrotubulu ve směru kladného konce, zatímco druhá doména hlavy se současně odštěpí pod štěpením ATP. Štěpení ATP na ADP ve vazebném místě kinesinu na mikrotubulech vede ke konformační změně celého kinesinového komplexu, který spouští jeho pohyb. Tento proces se opakuje, dokud komplex kinesinu nedosáhne buněčná membrána. V místě určení jsou buněčné organely nebo molekuly které mají být transportovány, jsou odštěpeny od kinesinového komplexu.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty
Kinesin se nachází ve všech eukaryotických buňkách. Mezi nimi existuje celá řada kinesinových proteinů. Tento proteinový komplex se však ve fylogenezi eukaryotických organismů ve funkčně důležité oblasti hlavy změnil jen málo. Jeho funkce je u jednobuněčných eukaryot, jako jsou améby, naprosto stejná jako u mnohobuněčných organismů živočišné a rostlinné říše. Kinesin transportuje buněčné organely a molekuly směrem k buněčná membrána. Interakce kinesinu a mikrotubulů také představuje univerzální jev. Drobné genetické změny se vyskytují v zadní části proteinového komplexu. Tato oblast reaguje na měnící se komponenty, které musí být transportovány a dříve přirozeně vázány na kinesin. Kinesiny nesouvisí s dyneiny, které organizují transport molekul a molekulárních komplexů z buněčné membrány směrem k jádru. Souvisí však s myosinem, který je pomocí aktinu zodpovědný za pohyb svalů a v buňce za malé transportní cesty buněčných organel díky podobným pohybovým vzorům.
Nemoci a poruchy
Ve spojení s mutacemi v kinesinovém komplexu mohou nastat poruchy intracelulárního transportu. V rámci těchto poruch existuje komplex neurologických poruch známých jako dědičné spastické paraplegie (HSP). Existuje více než 50 různých typů této poruchy, z nichž všechny jsou genetické. Konkrétněji byla studována spastická spinální paralýza SPG 10. U tohoto onemocnění vede mutace k defektní produkci kinesinového komplexu zvaného KIF5A. Některé účinné látky a buněčné organely jsou transportovány nesprávně a již se nedostávají na místo působení. Jedná se zejména o účinné látky, které jsou potřebné v axonech neuronů. Odpovídající neurony degenerují a již nemohou správně přenášet pohybové impulsy. Tato porucha má dopad na noha funkce motoru. To má za následek zvýšení spastické paralýzy nohou. V pokročilém stadiu onemocnění je postižený pacient závislý na invalidním vozíku. Spastické paraplegie jsou však skupinou několika poruch s podobnými příznaky. Jsou založeny na různých mutacích. Tedy 48 různých gen lokusy HSP jsou známy. Kromě omezení noha motorické funkce se mohou v závislosti na onemocnění objevit také další neurologické příznaky. Existuje podezření, že další neurodegenerativní onemocnění jsou také způsobena poruchami transportu v buňce. Je však zapotřebí dalšího výzkumu k prozkoumání přesných vztahů. Doposud rostou důkazy o tom, že při narušení funkce kinesinu jsou ovlivněny zejména nervové buňky. Do jaké míry jsou ovlivněny další buňky těla, není dosud dostatečně známo.
