肌球蛋白

译文：

紧紧地抓住，轻松地放开：

肌球蛋白在黏着接合上的作用BY Joshua C.Sandquist and William M.Bement

黏着接合作用，依靠钙粘着蛋白的细胞黏着的基础，对于动态张力传感、力的传递和发出也很重要。不同的肌球蛋白对细胞黏附有不同的作用。

黏附作用（Ajs）是细胞和细胞连接的主要基础，而且将肌动蛋白丝连接到上皮细胞的的质膜上。然而，黏附作用对于上皮细胞的运动、压力传感以及信号转换也很重要。在细胞水平和分子水平上使黏附作用有这么多功能的机制，还没有弄明白，但是肌动蛋白、肌球蛋白二

已经被发现和黏附着用的装配以及功能有关。这个研究让我们瞥见了运动蛋白间的生物联系和黏附着用的分子基础。

粘附作用被膜间钙粘连蛋白调节，它聚集在粘附蛋白上并且与毗邻的细胞形成相同的交互。与F肌动蛋白的链接加强了粘附作用，并受到了直接或间接联系钙粘连蛋白的结合蛋白的调节。这两种粘连的结合使得粘附作用更牢固，但仍保持了它们的可塑性。在一种特殊的上皮细胞内，粘附作用的形成并改变长度，到处移动并变化来应答在形态形成、变异、凋亡细胞的排出过程中原有的线索。

粘附系统能很快对外在的挑战，比如击打，做出反应。与此同时，即使是在一个休眠的上皮细胞中，粘附系统也会平衡与相邻细胞间的张力。虽然粘附作用与焦点黏着相比很特殊，但将染色体联系在一起的着丝点也是一个相近的类比。与着丝点类似，粘附蛋白必须能够感知两个方向的力并且通过保持

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固定的位置或移动来对其中的力进行应对。粘附蛋白在结构管理上也和着丝点相似，都被细胞骨架系统管理——分别是F肌动蛋白和微丝。

至少有一部分黏着蛋白的动态性质是被非肌肉的肌球蛋白二控制。肌球蛋白形成两极的原丝纤维，使得它们可以交叉连接并压缩肌动蛋白丝。Smutny et al表明两种肌球蛋白二的亚型——肌球蛋白A、肌球蛋白B，集中在粘附蛋白或MCF7细胞上，一种人上皮细胞系。更醒目的是，组装式实验表明肌球蛋白二对于钙粘连蛋白的聚集是必须的，而钙黏连蛋白聚集在粘连蛋白和适合的粘连位置，然而肌球蛋白二控制着E-钙黏连蛋白沿着粘附系统的连续分布和粘附蛋白与F-肌动蛋白的链接的正常水平。

这些结果的一个直接含义就是不同的肌球蛋白作用于粘附系统构建的不同阶段。早期研究指出，以下同类型的钙粘连蛋白，Ｆ－肌动蛋白、肌球蛋白二对于钙黏着蛋白的聚集和粘附蛋白上的积聚物是必需的。当带黏着蛋白簇在粘附系统上一致的分散开来时，表示它就成熟了，这个过程中也取决于F-肌动蛋白和肌球蛋白二。因此，肌球蛋白二A可能控制粘附系统的原始期装配，肌球蛋白二B则负责粘附系统的成熟和微调。这样一个理论模型是与老鼠模拟研究得出的结果相一致的；肌球蛋白二Ａ缺陷的老鼠胚胎在发育过程早期死亡，显然是

广泛的钙黏连蛋白缺陷的结果，然而一些没有肌球蛋白二Ｂ的小鼠存活下来，表现出了很正常的发育，除了几个神经元和心脏细胞的缺陷。因此，肌球蛋白二Ａ显然足以维持至少最低水平的功能，即使没有完全成熟，在发育中的小鼠的组织中还是有细胞间的链接。

这些不同的肌球蛋白是怎样在粘附系统的装配和运作中发挥不同的作用的呢？一个可能的答案是两种肌球蛋白在亚细胞的过程中分配可能不同，与以前的迹象一致，也就是肌球蛋白Ａ、Ｂ不均的分布在细胞内。确实，虽然肌球蛋白Ａ和Ｂ细胞都在粘附系统中发现，但肌球蛋白Ａ和Ｂ在分布上并没有重叠区域。尤其指出，肌球蛋白Ａ，不是肌球蛋白Ｂ，明显富集在粘附基底外侧区域。通过活动目标影像和超微结构研究，表明粘附系统和Ｆ－肌动蛋白的集中有关，动力学和分布的不同使我们有理由假设肌球蛋白的微妙差别可能会影响

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它们的特殊功能。例如，肌球蛋白二Ａ可能和基底的Ｆ－肌动蛋白一起作为一个栅栏以促进钙黏连蛋白的在初期粘附系统顶端的积累，然而肌球蛋白二Ｂ可能优先集中在肌动蛋白丝的底部，它延伸到细胞内部，以提升粘附系统侧面的

拉力，一种提高钙肌动蛋白积累的超控。

另一种可能是肌球蛋白的不同功能反映了它们机动性能的不同。虽然肌球蛋白二Ａ和Ｂ有许多共同的生物学特征，它们在一个方面有巨大的不同——负载比。肌球蛋白二Ｂ的负载比至少是肌球蛋白二Ａ的三倍。这意味着肌球蛋白二Ｂ更可能与F-肌动蛋白保持联系（‘ｈｏｌｄｏｎｔｉｇｈｔｌｙ’），一种用近期的对肌球蛋白二B与F-肌动蛋白的观察得出的观点。相反，肌球蛋白二A更可能切断或减少与F-肌动蛋白的联系（‘let go light’）。因此，肌球蛋白

二B是作为持续拉力的强劲钙肌动蛋白。

为什么是这样的？如上所述，粘附系统以某种方式感官压力，近期研究表明α-钙粘素，一种间接与钙肌动蛋白联系的蛋白质，可能是一种压力感官机制中的重要成分。简而言之，肌球蛋白二依靠强加的拉力打开α-钙粘素、揭开粘着斑蛋白的隐秘结合点（黏着斑蛋白，一种捆绑在F-肌动蛋白上的蛋白质）。斑黏着蛋白补充α-钙粘素来增加与粘附系统连接的F-肌动蛋白的数量，同时又反过来补充钙黏着蛋白、α-钙粘素等。虽然，还没有直接表明肌球蛋白二B专门负责提供拉力来打开钙粘素，这个模型与观察到的肌球蛋白二B减少相符。但不是肌球蛋白二A，它导致粘着斑蛋白的补充和Ｆ－肌动蛋白的补充减少。同时，Smutny et al现在表明虽然机动能力——跟随肌球蛋白改变位置（与F-肌动蛋白间的简单连接不同）——对于肌球蛋白二A钙黏着蛋白的积累不是必要的，但他对于肌球蛋白二A结合点的微调至关重要。因此，可利用的数据和这个肌球蛋白二B发挥拉力使粘着斑蛋白的得到补充的模型相一致。这种功能来源于肌球蛋白二B能产生可伸长的而不是会收缩的力。

还有一种可能，不同的管理使得肌球蛋白二A、B有不同的角色。Smutly et al发现黏着系统定位肌球蛋白二A依靠GTPase的信号。这些发现和以前的研究一致。它们也和对粘附系统是局部Rho 和rap1 signalling的基础一致。

这项工作令人陶醉的方面之一是Smutny et al 也发表了是否两种肌球蛋

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白可以功能上的补充另一个。他们发现多余的肌球蛋白二B课可以补充减少的

肌球蛋白二A，但不是调换，明确的说肌球蛋白二B确实有一种奇特的角色。既然这样，如果肌球蛋白二B可以完成肌球蛋白二A的功能，为什么细胞要表达这两种亚型呢，而且表达的A型是B型的四倍呢？一个可能的回答是虽然肌球蛋白二B能够做肌球蛋白二A能做的一切，但它做的更慢。如果这是事实的话，那不表达肌球蛋白二A只表达肌球蛋白二B，并导致急速地结合点改变成为难题的话，例如受伤、白血球轮回、判断粘附体系对通常动力学的反应，就要细胞仔细的考虑了。

概括起来，粘附系统和两种肌球蛋白亚型有联系，每一种亚型都有不同的生物化学性质，以及虽然不同但有联系在一起的作用。增加α-钙粘素作为粘附系统一种有潜力的压力感受器，研究表明粘附系统是GTPase信号发送的基础，而且一个类推是：这些在粘附系统上的发现完美的与所知的着丝点的特征类似，着丝点有至少四个微管马达，一套拉力传感机制和大量的信号微粒。研究这两种结构是否都能调节黏合并且共有其他的重要性质，是十分让人着迷的!

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