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Arp2/3 복합체

Arp2/3 complex
소 Arp2/3 복합체의 원자 구조(PDB 코드: 1k8k)[1]하위 유니트의 색상 코드:Arp3, 오렌지, Arp2, Marine(1 & 2 서브유닛이 해결되지 않아 표시되지 않음), p40, 녹색, p34, 얼음 파랑, p20, 진한 파랑, p21, 자홍, p16, 노란색.

Arp2/3 복합체(Actin 관련 단백질 2/3 복합체)는 7단위 단백질 복합체로 액틴 시토스켈레톤 조절에 큰 역할을 한다.그것은 액틴 시토스켈레톤의 주요 성분이며 대부분의 액틴 시토스켈레톤 함유 진핵세포에서 발견된다.[2]그것의 두 하위 유니트인 액틴 관련 단백질 ARP2와 ARP3는 단층 액틴의 구조와 매우 유사하며 새로운 액틴 필라멘트의 핵 사이트 역할을 한다.이 콤플렉스는 기존("엄마") 필라멘트의 측면에 결합되며, 산모와 구별되는 70도 각도에서 새로운("딸") 필라멘트의 성장을 시작한다.갈라진 액틴 네트워크는 새로운 필라멘트의 핵의 결과로 만들어진다.액틴 세포골격의 재배열 규제는 세포 운동, 혈소판 증후군, 지질 세포 내 운동성 같은 과정에 중요하다.

아르p2/3 콤플렉스는 드로필라 멜라노가스터 배아에서 액틴 필라멘트를 결합하는 단백질을 찾기 위해 1989년에 이미 격리되어 있었지만 1994년에 아칸타메바 카스텔라니로부터 친화력 크로마토그래피에 의해 확인되어 명명되었다.[3][4]그것은 대부분의 진핵생물에서 발견되지만, 많은 크로말벌레이트와 식물에서는 발견되지 않는다.[2]

Arp2/3에 의한 액틴 중합 메커니즘

Arp2/3 복합체의 측면 분기 모델활성화된 Arp2/3 콤플렉스는 필라멘트의 "어머니" 액틴 측면에 결합한다.Arp2와 Arp3는 모두 새로운 "딸" 필라멘트의 처음 두 하위 유니트를 형성한다.
Arp2/3 단지의 철조망 가지치기 모델.활성화된 Arp2/3는 액틴 필라멘트의 철조망 끝에 결합하기 위해 캡팅 단백질과 경쟁한다.Arp2는 어미 필라멘트에 묶여 있는 반면, Arp3는 바깥쪽에 있다.두 개의 아르프 서브유닛은 각 지점의 첫 번째 서브유닛을 형성하며, 각 아르프마다 G-actin을 첨가하여 두 가지 지점이 계속 성장한다.

많은 액틴 관련 분자들은 기존의 필라멘트를 분리하거나 절단하여 액틴 핵 코어로 사용함으로써 중합에 대한 자유로운 철조망을 형성한다.그러나 Arp2/3 콤플렉스는 새로운 핵 코어를 만들어 액틴 중합성을 자극한다.액틴 핵은 액틴 필라멘트를 형성하는 초기 단계다.Arp2/3의 핵 코어 활동은 WASP, N-WASP, WAVE, WASH 단백질(Wiskott-Aldrich syndrome)의 구성원을 포함한 핵 촉진 인자(NPF)에 의해 활성화된다.WASP 단백질의 V 영역은 액틴 모노머와 상호작용하는 반면 CA 영역은 핵 코어를 생성하기 위해 Arp2/3 콤플렉스와 연관된다.그러나 중합에 따른 de novo 핵화는 이러한 새로 합성된 중합체는 기존의 필라멘트와 연관되지 않을 것이기 때문에 통합 액틴 네트워크를 형성하기에 충분하지 않다.따라서 Arp2/3 콤플렉스는 기존의 필라멘트에 결합하여 새로운 필라멘트가 기존 필라멘트에 성장하여 기능성 액틴 시토스켈레톤을 형성할 수 있도록 한다.[5]캡핑 단백질은 액틴 중합체를 Arp2/3 콤플렉스에 의해 활성화된 영역으로 제한하고, 길쭉한 필라멘트 끝부분을 재입력하여 탈고 현상을 방지하여 액틴 필라멘트를 보존한다.[6]

Arp2/3 복합체는 액틴 중합체의 핵화와 필라멘트의 분기를 동시에 제어한다.또한 ARP2/3 매개 액틴 중합 시 자가투석이 관찰된다.이 과정에서 새로 형성된 필라멘트가 다른 Arp2/3 단지를 활성화해 분기형 필라멘트의 형성이 용이해진다.

Arp2/3에 의한 액틴 필라멘트 개시 메커니즘이 논란이 되었다.문제는 콤플렉스가 필라멘트를 어디에 묶고 '딸' 필라멘트를 핵화하는가 하는 것이다.역사적으로 두 가지 모델이 제안되었다.최근의 결과는 Arp2/3 복합체가 핵 부지와 다른 지점에서 기존의 ("모") 필라멘트의 측면에 결합하는 측면 분기 모델을 선호한다.필드에는 고해상도 결정 구조가 없지만,[7][8][9] 전자 현미경에서 얻은 데이터와 Arp2/3 복합체의 필라멘트 핵 및 캡팅 메커니즘에 대한 생화학적 데이터가 곁가지에 유리하다.[10]대안적인 철조망 가지치기 모델에서, Arp2/3는 필라멘트가 자라는 철조망 끝에만 연관되어 있어 운동학적 분석과 광학 현미경 검사에 기초한 [11]모델인 원래 필라멘트의 연장 및 분기형 필라멘트의 형성이 가능하다.

전자파 데이터에 의해 독립적으로 확인된 최근의 컴퓨터 도킹은 사이드 브랜치 모델을 선호한다.ARPC2와 ARPC4는 함께 가지 밑부분을 어미 필라멘트의 측면에 부착하는 영역을 형성한다.[12]뉴클레오티드와 WASP 결합에 큰 순응적 변화가 발생한다.[9][13]

Arp2/3의 셀룰러 용도

Arp2/3 콤플렉스는 액틴 시토스켈레톤을 포함하는 다양한 특화된 세포 기능에서 중요한 것으로 보인다.이 복합체는 동적 액틴 필라멘트 활성의 특징인 세포 영역에서 발견된다: 마크로피노사이틱 컵, 운동 세포의 선두 가장자리(라멜리포디아), 효모에 있는 모틸 액틴 패치.[14]포유류와 사회적 아메바 디스코스텔리움 디스코사이디움에서[15][16] 그것은 혈소판증에 필요하다.이 단지는 상처 치유 모델에서 세포 극성 확립과 섬유블라스틱 단층 이동에도 관여하는 것으로 나타났다.[17]포유류 난모세포에서 Arp2/3 복합체는 난모세포 비대칭 분할과 극체체 방출에 관여하는데, 이는 스핀들 이동(난모세포 분열의 고유한 특징)과 사이토키네시스(cytokinesis)의 실패에서 비롯된다.[18]게다가 리스테리아 모노키토제네스와 시겔라 같은 장내병 유발 유기체는 액틴 폴리머화 의존형 로켓 운동을 위해 Arp2/3 콤플렉스를 사용한다.[19]또한 Arp2/3 콤플렉스는 엔도솜, 라이소솜, 피노시스성 베실체, 미토콘드리아의 세포내 운동성을 조절한다.[20]게다가 최근의 연구들은 식물의 적절한 극세포 확장을 위해 Arp2/3 콤플렉스가 필수적이라는 것을 보여준다.아라비도피스 탈리아나에서 아르p2/3 돌연변이는 비정상적인 필라멘트 조직을 초래하며, 이는 결국 트리콤, 포장세포, 하이포틸세포, 뿌리털세포의 확장에 영향을 미친다.[21][22]클라미도모나스의 화학적 억제나 유전자 돌연변이는 플라겔라의 길이를 감소시킨다.[23][24]

수부닛

Arp2/3 콤플렉스는 7개의 서브유닛으로 구성된다.Arp2/ACTR2, Arp3/ACTR3, p41/ARPC1A&B/Arc40/Sop2/p40, p34/ARPC2/ARC35/p35, p21/ARPC3/ARC18/p19, p20/ARPC4/ARC19/p18, p16/ARPC5/ARC15/p14.[25][26]서브유닛 Arp2와 Arp3는 열역학적으로 안정적인 액틴형 조광기를 허용하는 단핵액틴과 매우 흡사하다. p41은 모 필라멘트와의 접촉이 경미하고 p41.34와 p가 없을 때 핵효율이 크게 상실되는 것으로 알려져 있기 때문에 핵촉진인자(NPFs)와 상호 작용하도록 제안되었다.20 디머라이즈하여 모체 필라멘트와의 상호작용을 매개하는 구조적 백본을 형성한다. p21은 Arp3와 모체 필라멘트 사이의 다리를 형성하여 핵효율을 증가시킨다. p16 테더들은 복합체의 나머지 부분에 Arp2를 배치한다.[27]

참조

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