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

要切换到有互动控制的页面,请点击图表下方的按钮。如果加载没有开始,请尝试点击图表。

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 PDBPDB-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。

	{
    "header": {
        "minimamHeightScale": 1.0,
        "scalingAnimSec": 0.3
    },
    "src": {
        "spacer": "/share/im/ui_spacer.png",
        "dummy": "/share/im/ui_dummy.png"
    },
    "spacer": "/share/im/ui_spacer.png"
}