Kinesin vertegenwoordigt een complex van een bepaalde motor eiwitten in eukaryote cellen. Samen met andere motor eiwitten zoals dyneïne of myosine en andere structurele eiwitten, is het betrokken bij de opbouw van het cytoskelet. Het dient om macromoleculen, blaasjes en celorganellen van het cytoplasma of de kern naar celmembranen te transporteren.
Wat is kinesine?
Kinesins zijn een groep motoren eiwitten met vergelijkbare eigenschappen en functies. Ze bestaan uit twee zware en twee lichte eiwitketens. Op de zware eiwitketens zijn de hoofd regio, de nek, en het staartgedeelte van het molecuul. De lichte eiwitketens hechten zich aan het staartgedeelte. Kinesine dient om celorganellen, blaasjes en biomoleculen langs microtubuli te transporteren. Microtubuli vertegenwoordigen een systeem van rails gemaakt van het eiwit tubuline, dat altijd groeit van de kern naar het celmembraan Het groeiende microtubule-uiteinde wordt het plus-uiteinde genoemd. Kinesine transporteert dus biochemicaliën en celorganellen alleen in de richting van het positieve uiteinde (anterograde transport). Transport in de richting van het min-uiteinde (retrograde transport) wordt ingegeven door een complex van andere motoreiwitten, dyneïne. Kinesin bestaat als een dimeer. Binnen de quaternaire structuur van het eiwit vormen de twee zware en twee lichte ketens een eiwitcomplex, dat geen covalente binding heeft tussen de individuele eiwitketens. Kinesin heeft dus twee motordomeinen (hoofd domeinen) die verantwoordelijk zijn voor beweging langs microtubuli.
Functie, actie en rollen
De belangrijkste functie van kinesine is het transporteren van celcomponenten en moleculen van binnenuit de cel naar celmembranen. Dit omvat het verwijderen van afgebroken cellulaire componenten uit de cel, brengen enzymen voor afscheiding, afscheiden hormonen, membraaneiwitten van de plaats van synthese naar het membraan brengen, en meer. Signaleringsstoffen voor communicatie tussen cellen worden ook naar het extracellulaire gebied getransporteerd. In neuronen worden neurotransmitters bijvoorbeeld in blaasjes getransporteerd van de celkern naar de axonen en synapsen Van daaruit worden de neurotransmitters gebruikt om signalen naar andere zenuwcellen te sturen. De blaasjes, celorganellen of biomoleculen binden zich aan de kinesines via verbindende eiwitten. Met behulp van de twee motordomeinen (hoofden) loopt het kinesinecomplex langs de microtubulus. In het proces, de binding van een hoofd wordt herhaaldelijk vrijgegeven door energieoverdracht door splitsing van ATP naar ADP, terwijl de binding van de andere kinesinekop aanvankelijk behouden blijft. Het losgemaakte kopgebied bindt echter onmiddellijk weer aan een andere bindingsplaats van de microtubule in de richting van het plus-uiteinde, terwijl tegelijkertijd het andere kopdomein loskomt onder afsplitsing van ATP. De splitsing van ATP naar ADP op de bindingsplaats van kinesine op de microtubuli resulteert in de conformationele verandering van het gehele kinesinecomplex, wat de voortbeweging ervan op gang brengt. Dit proces wordt herhaald totdat het kinesinecomplex de celmembraan Op de bestemming zijn de celorganellen of moleculen te transporteren worden afgesplitst van het kinesinecomplex.
Vorming, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden
Kinesine wordt in alle eukaryote cellen aangetroffen. Onder hen zijn er verschillende kinesine-eiwitten. Dit eiwitcomplex is echter weinig veranderd in de fylogenie van eukaryote organismen in het functioneel belangrijke kopgebied. Zijn functie is precies hetzelfde in eencellige eukaryoten zoals de amoeben als in meercellige organismen van het dieren- en plantenrijk. Kinesin transporteert celorganellen en moleculen naar de celmembraan De interactie van kinesine en microtubuli vertegenwoordigt ook een universeel fenomeen. Kleine genetische veranderingen treden op in het staartgedeelte van het eiwitcomplex. Dit gebied reageert op de veranderende componenten die moeten worden getransporteerd en die voorheen van nature aan kinesine waren gebonden. Kinesinen zijn niet verwant aan dyneïnen, die het transport van moleculen en moleculaire complexen van het celmembraan naar de kern organiseren. Ze zijn echter verwant aan myosine, dat met behulp van actine verantwoordelijk is voor spierbeweging en, binnen de cel, voor kleine transportroutes van celorganellen als gevolg van vergelijkbare bewegingspatronen.
Ziekten en aandoeningen
In samenhang met mutaties in het kinesinecomplex kunnen stoornissen van intracellulair transport optreden.Binnen deze stoornissen is er een complex van neurologische aandoeningen bekend als erfelijke spastische paraplegieën (HSP). Er zijn meer dan 50 verschillende soorten van deze aandoening, die allemaal genetisch zijn. Meer specifiek is spastische spinale verlamming SPG 10 bestudeerd. Bij deze ziekte resulteert een mutatie in de gebrekkige productie van een kinesinecomplex genaamd KIF5A. Sommige werkzame stoffen en celorganellen worden verkeerd getransporteerd en bereiken de plaats van handeling niet meer. Dit zijn vooral actieve stoffen die nodig zijn in de axonen van neuronen. De corresponderende neuronen degenereren en kunnen bewegingsimpulsen niet meer correct overbrengen. Deze aandoening heeft invloed op been motor functie. Dit resulteert in een toenemende spastische verlamming van de benen. In het vergevorderde stadium van de ziekte is de getroffen patiënt afhankelijk van een rolstoel. Spastische paraplegieën zijn echter een groep van verschillende aandoeningen met vergelijkbare symptomen. Ze zijn gebaseerd op verschillende mutaties. Dus 48 verschillende gen loci van HSP zijn bekend. Naast de beperking van been motorische functie, kunnen ook andere neurologische symptomen optreden, afhankelijk van de ziekte. Het vermoeden bestaat dat andere neurodegeneratieve ziekten ook worden veroorzaakt door transportstoornissen in de cel. Er is echter verder onderzoek nodig om de exacte relaties te onderzoeken. Tot nu toe zijn er steeds meer aanwijzingen dat met name zenuwcellen worden aangetast wanneer de kinesine-functie wordt verstoord. In hoeverre andere lichaamscellen worden aangetast, is nog niet voldoende bekend.
