275: Arp2/3複合物的肌動蛋白分支（Actin Branching by Arp2/3 Complex）

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

Arp2/3複合物（紅色和黃色）在兩條肌動蛋白絲（藍色）之間形成的分支。黃色的亞基是Arp2和Arp3。
Arp2/3複合物（紅色和黃色）在兩條肌動蛋白絲（藍色）之間形成的分支。黃色的亞基是Arp2和Arp3。 高質量的TIFF圖片可以從這裡獲得。

我們的細胞圍繞三種基本類型的蛋白絲建立了複雜的細胞骨架。 微管（microtubule）在動力蛋白（dynein）和驅動蛋白（kinesin）的幫助下，被用來進行繁重的工作，例如搬運囊泡和整個染色體。 中間絲（intermediate filament）有著堅固的結構，通常用於創造一個更永久的基礎設施，例如支持核膜的堅固網絡或在皮膚和頭髮中的大型結構。另一方面，肌動蛋白（actin）則更加靈活，可根據需要進行建造和拆卸。 肌動蛋白網絡經常被用來控制細胞的內部結構和整體形狀。

分支

Arp2/3複合體（Arp2/3 complex）有助於在肌動蛋白絲執行其許多細胞骨架工作時形成模式。它在肌動蛋白細胞骨架中形成一個分支。它與肌動蛋白鏈（母鏈）結合形成新鏈（子鏈）的結構。 Arp2/3 複合體的形狀導致兩條鏈之間形成典型的70度角。這非常適合構建具有許多Arp2/3 複合體連接的許多肌動蛋白絲的樹形結構。

肌動蛋白模仿

來自PDB條目7tpt的Arp2/3複合物結構，表明它是一個由七個不同的蛋白質組成的複合物。這些子鏈一起聚集在母鏈的一側並粘合到。被稱為Arp2和Arp3的兩個蛋白質的結構與肌動蛋白非常相似。如下面的交互式可操作圖所示，它們的排列方式類似於一條絲中的兩條肌動蛋白鏈，並為子絲提供起點。

團隊成員

前纖維蛋白和封端蛋白（紅色-紫色）幫助控制肌動蛋白絲的生長（藍色）。
前纖維蛋白和封端蛋白（紅色-紫色）幫助控制肌動蛋白絲的生長（藍色）。 高質量的TIFF圖片可以從這裡獲得。

許多其他蛋白質協同工作以管理複雜的肌動蛋白細胞骨架，並建立和控制連接。此處顯示了兩個示例。 前纖維蛋白（profilin，PDB條目2btf）與肌動蛋白結合，阻斷參與與絲狀體中的鄰居形成相互作用的部分蛋白質。這種蛋白質提供了穩定的肌動蛋白單體供應，以便在需要時用於構建新的細絲。顧名思義，封端蛋白（capping protein）會覆蓋肌動蛋白絲的一端，確保它不會在沒有任何控制的情況下繼續生長。如PDB條目7pdz所示，它由覆蓋細絲末端的蛋白質二聚體組成。

探索結構

在肌動蛋白分支的Arp2/3複合體

顯示方式： 靜態圖像

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PDB條目7tpt包含Arp2/3複合物和肌動蛋白子母鏈的短片段。這使我們能夠仔細觀察蛋白質之間的相互作用。此處顯示了Arp3 與子絲中第一個肌動蛋白之間的相互作用。請注意，這兩種蛋白質的形狀非常相似，包括相似的ATP結合點。要探索整個結構和Arp2交互，請單擊圖片以獲取交互式JSmol。

進一步的討論議題

  1. 可以使用RCSB PDB的Structure Alignment Tool對Arp3、Arp2和肌動蛋白的結構進行更詳細的比較。
  2. 嘗試在PDBj門戶網站上搜索成蛋白（formin），絲切蛋白（cofilin），輔肌動蛋白（actinin），當然還有運動蛋白肌球蛋白（myosin）。

參考文獻

  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《當月的分子》2022年11月的文章的中文翻譯。請參考我們的條款和條件頁面。

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