275: Arp2/3复合物的肌动蛋白分支（Actin Branching by Arp2/3 Complex）

Author: David S. Goodsell Translator: 于 健（PDBj）

Arp2/3复合物（红色和黄色）在两条肌动蛋白丝（蓝色）之间形成的分支。黄色的亚基是Arp2和Arp3。
Arp2/3复合物（红色和黄色）在两条肌动蛋白丝（蓝色）之间形成的分支。黄色的亚基是Arp2和Arp3。 高质量的TIFF图片可以从这里获得。

我们的细胞围绕三种基本类型的蛋白丝建立了复杂的细胞骨架。微管（microtubule）在动力蛋白（dynein）和驱动蛋白（kinesin）的帮助下，被用来进行繁重的工作，例如搬运囊泡和整个染色体。中间丝（intermediate filament）有着坚固的结构，通常用于创造一个更永久的基础设施，例如支持核膜的坚固网络或在皮肤和头发中的大型结构。另一方面，肌动蛋白（actin）则更加灵活，可根据需要进行建造和拆卸。肌动蛋白网络经常被用来控制细胞的内部结构和整体形状。

分支

Arp2/3复合体（Arp2/3 complex）有助于在肌动蛋白丝执行其许多细胞骨架工作时形成模式。它在肌动蛋白细胞骨架中形成一个分支。它与肌动蛋白链（母链）结合形成新链（子链）的结构。Arp2/3 复合体的形状导致两条链之间形成典型的70度角。这非常适合构建具有许多 Arp2/3 复合体连接的许多肌动蛋白丝的树形结构。

肌动蛋白模仿

来自PDB条目7tpt的Arp2/3复合物结构，表明它是一个由七个不同的蛋白质组成的复合物。这些子链一起聚集在母链的一侧并粘合到。被称为Arp2和Arp3的两个蛋白质的结构与肌动蛋白非常相似。如下面的交互式可操作图所示，它们的排列方式类似于一条丝中的两条肌动蛋白链，并为子丝提供起点。

团队成员

前纤维蛋白和封端蛋白（红色-紫色）帮助控制肌动蛋白丝的生长（蓝色）。
前纤维蛋白和封端蛋白（红色-紫色）帮助控制肌动蛋白丝的生长（蓝色）。 高质量的TIFF图片可以从这里获得。

许多其他蛋白质协同工作以管理复杂的肌动蛋白细胞骨架，并建立和控制连接。此处显示了两个示例。前纤维蛋白（profilin，PDB条目2btf）与肌动蛋白结合，阻断参与与丝状体中的邻居形成相互作用的部分蛋白质。这种蛋白质提供了稳定的肌动蛋白单体供应，以便在需要时用于构建新的细丝。顾名思义，封端蛋白（capping protein）会覆盖肌动蛋白丝的一端，确保它不会在没有任何控制的情况下继续生长。如PDB条目7pdz所示，它由覆盖细丝末端的蛋白质二聚体组成。

探索结构

在肌动蛋白分支的Arp2/3复合体

显示方式： 静态图像

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PDB条目7tpt包含Arp2/3复合物和肌动蛋白子母链的短片段。这使我们能够仔细观察蛋白质之间的相互作用。此处显示了 Arp3 与子丝中第一个肌动蛋白之间的相互作用。请注意，这两种蛋白质的形状非常相似，包括相似的ATP结合点。要探索整个结构和Arp2交互，请单击图片以获取交互式JSmol。

进一步的讨论议题

  1. 可以使用RCSB PDB的Structure Alignment Tool对Arp3、Arp2和肌动蛋白的结构进行更详细的比较。
  2. 尝试在PDBj门户网站上搜索 成蛋白（formin），丝切蛋白（cofilin），辅肌动蛋白（actinin），当然还有运动蛋白肌球蛋白（myosin）。

参考文献

  1. 7tpt Ding, B., Narvaez-Ortiz, H.Y., Singh, Y., Hocky, G.M., Chowdhury, S., Nolen, B.J. 2022 Structure of Arp2/3 complex at a branched actin filament junction resolved by single-particle cryo-electron microscopy. Proc Natl Acad Sci U S A 119 e2202723119-e2202723119
  2. 7pdz Funk, J., Merino, F., Schaks, M., Rottner, K., Raunser, S., Bieling, P. 2021 A barbed end interference mechanism reveals how capping protein promotes nucleation in branched actin networks. Nat Commun 12 5329-5329
  3. Merino, F., Pospich, S., Rausner, S. 2020 Towards a structural understanding of the remodeling of the actin cytoskeleton. Sem Cell Develop Biol 102 51-64
  4. Pollard, T.D. 2016 Actin and actin-binding proteins. Cold Spring Harbor Perspect Biol 8 a018226
  5. 2btf Schutt, C.E., Myslik, J.C., Rozycki, M.D., Goonesekere, N.C., Lindberg, U. 1993 The structure of crystalline profilin-beta-actin. Nature 365 810-816

本文是由RCSB PDB的PDB-101提供的《当月的分子》2022年11月的文章的中文翻译。请参考我们的条款和条件页面。

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