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Kinesina |
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Molecola del Mese di Aprile 2005 La kinesina è un motore molecolare che trasporta grosse molecole nella cellula muovendosi lungo i microtubuli  IntroduzionePoiché le cellule sono molto piccole, la maggior parte dei processi cellulari usa la semplice diffusione casuale per trasportare materiali da un luogo all'altro. Per esempio, quando una molecola di glucosio viene degradata nella glicolisi, i dieci enzimi e tutti i frammenti intermedi vengono riversati insieme nel citoplasma dove vagano casualmente fino a quando ogni molecola non trova la sua giusta destinazione. Per le molecole e le proteine di piccole dimensioni, la diffusione casuale è abbastanza veloce e funziona bene, ma per le molecole più grandi, le cellule devono adottare una strategia più attiva. Qui entrano in campo i motori molecolari. Le cellule costruiscono una varietà di motori che trascinano le molecole più grandi alla loro giusta destinazione. Motori molecolari Le cellule costruiscono tre tipi di motori azionati da ATP che si muovono lungo filamenti proteici. La miosina, come la famosa miosina che muove i nostri muscoli, usa l'energia dell'ATP per muoversi lungo filamenti di actina. La kinesina e le dineina (mdm 8-2014), invece, camminano lungo i microtubuli trascinando il loro carico insieme con loro. Tutti questi motori sono composti da un dominio motore che scinde l'ATP e converte l'energia in movimento, ed un dominio di legame che si connette all'oggetto che viene mosso. La kinesina mostrata qui a fianco (file PDB 3kin) è composta di due catene. I due domini motore sono in cima, in uno dei quali si vede l'ADP (rosso). Un filamento lungo e flessibile connette i domini motore ai domini che legano il carico sul fondo. La parte inferiore della molecola è mostrata in modo schematico perché solo i domini motore e la parte iniziale del filamento (collo) erano visibili nella struttura cristallina. Andare sui binari Le kinesine vengono usate per svolgere molti compiti nelle cellule. La maggior parte delle cellule contengono un fascio di microtubuli, puntati dal centro della cellula alla superficie. Le kinesine vengono usate per trascinare verso l'esterno grandi oggetti, come i lisosomi o il reticolo endoplasmatico, dalla superficie della membrana nucleare verso la membrana cellulare. Le Dineine vengono usate per lo scopo opposto, tirare oggetti verso l'interno. Le kinesine trascinano materiali lungo le enormi lunghezze degli assoni dei nervi, anzi questa funzione è stata quella che ha permesso di scoprire le kinesine. Le kinesine vengono anche usate per far scivolare i microtubuli uno vicino all'altro, durante il processo che crea due sistemi separati di microtubuli per separare i cromosomi quando la cellula si divide. Un passo alla volta Le kinesine e le miosine compiono le loro funzioni in modo diverso. La miosina si lega ad un filamento di actina, compie il suo movimento forzato, e poi rapidamente rilascia il filamento. Quindi per compiere un lungo movimento, molte molecole di miosina devono collaborare, ognuna facendo la sua parte. La kinesina invece può fare tutto da sola. La kinesina si muove lungo il microtubulo come un uomo che striscia carponi portando una mano davanti all'altra . Ad ogni passo, un dominio motore si aggrappa fermamente mentre l'altro lascia la sua presa e si piega in avanti scavalcando il primo dominio fino alla prossima posizione sul microtubulo, dove si afferra saldamente a sua volta. In questo modo i due domini motore lavorano insieme lungo il microtubulo, facendo molte centinaia di passi come questo, da 8 nanometri ciascuno, prima di fermarsi. Se volete vedere un filmato che mostra la kinesina in azione, scaricate il file.flv Kinesin.  Avanti
o indietro? Le nostre cellule costruiscono circa 40 tipi diversi di kinesine per svolgere funzioni diverse. Tutte hanno un dominio motore simile che usa ATP per realizzare il movimento forzato. Ma questo motore è legato a molti tipi diversi di adattatori che legano l'oggetto che deve essere mosso. Qui a destra sono mostrate due kinesine, la kinesina convenzionale in alto (file PDB 2kin) e la kinesina ncd (non-claret disjunctional) in basso (file PDB 2ncd). Notate che i due domini motore sono connessi in modo diverso ai filamenti. Il risultato di questa differenza è che queste due kinesine si muovono in direzioni opposte sul microtubulo.
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Bibliografia