Актин глобулярный: Структура
Глобулярный актин - это белок с молекулярной массой 42 кДа, состоящий из одной полипептидной цепи. Аминокислотная последовательность актина скелетных и сердечных мышц включает 375 аминокислотных остатков, в том числе один остаток необычной аминокислоты - 3-метилгистидина, который образуется посттрансляционно. N-концевая аминокислота ацетилирована. Молекула актина содержит 5 остатков цистеина (Cys-10, -217, - 257, -285 и -374). Актин гладкой мускулатуры содержит еще один остаток цистеина в положении 17. Немышечные актины содержат два дополнительных цистеиновых остатка - Cys-17 и Cys-272. Однако Cys-10 в этих актинах заменен на Val-10, и общее количество цистеиновых остатков равно 6. Только один из этих остатков, Cys- 374, экспонируется на поверхности молекулы интактного G-актина, содержащего АТР. Доступность других остатков цистеина определяется степенью нативности молекулы и видом нуклеотида. В растворе с высокой концентрацией АДР кроме Cys-374 доступным для SH-реагентов становится еще один остаток цистеина, по-видимому, Cys-10.
При анализе аминокислотной последовательности актина обращает на себя внимание большое количество отрицательно заряженных групп, особенно на N-конце цепи. Так, из пяти N- концевых аминокислотных остатков четыре содержат в боковых цепях карбоксильные группы, а среди первых 25 аминокислотных остатков отрицательно заряжены 7.
Полипептидная цепь актина гладкой мускулатуры и немышечных сократительных систем содержит 374 аминокислотных остатка. Различия в аминокислотных последовательностях невелики и в основном консервативны. Цитоплазматические актины отличаются от актина скелетных мышц позвоночных только 25 заменами. При этом существенно, что участок полипептидной цепи, включающий остатки 18 - 75, стабилен, в то время как участки 2 - 18 и 259 - 298 содержат много замен. Высокая консервативность первичной структуры актина, по-видимому, является следствием его высокой функциональной активности, требующей сохранения центров взаимодействия как с другими молекулами актина, так и с актинсвязывающими белками .
Замены аминокислотных остатков в N-концевом сегменте полипептидной цепи существенно влияют на общий заряд молекулы, изменяя изоточку актина в интервале рН 5,4 - 5,5. Существует по крайней мере 6 изоформ актина, принципиальные различия между основными из них - альфа-, бета- и гамма-изоактинами - приведены на рис.2.11 . N-концевой сегмент альфа-актина содержит четыре кислых аминокислотных остатка - Asp-Glu-Asp-Glu, в N-концевом сегменте бета- и гамма-изоактинов их только три Asp-Asp-Asp и Glu-Glu-Glu в бета- и гамма-изоактине соответственно.
Данные о первичной структуре актина высших растений , полученные на основании анализа нуклеотидных последовательностей актиновых генов, указывают на то, что вариабельность актина растений значительно выше, чем вариабельность актина животных. В частности, изоактины сои содержат 35 - 45 замен. В целом, актины растений отличабтся от актинов животных 55 - 65 аминокислотными остатками. В актинах растений замены затрагивают значительное число заряженных остатков, поэтому их изоточки могут различаться почти на единицу (рН 5,1 - 5,8). Далее см. Пространственная структура актина , Содержание катионов в молекуле актина .
