Motorové proteiny jsou třídou molekulárních motorů, které jsou schopny se pohybovat po povrchu vhodného substrátu. Jsou poháněny hydrolýzou ATP a přeměňují chemickou energii na mechanickou práci.
Nejvýraznějším příkladem motorické bílkoviny je svalový protein myosin, který „pohání“ kontrakci svalových vláken u zvířat. Motorické bílkoviny jsou hnací silou nejaktivnějšího transportu bílkovin a váčků v cytoplazmě. Kinesiny a dyneiny hrají zásadní roli v intracelulárním transportu, jako je axonální transport a v tvorbě vřetenového aparátu a oddělení chromozomů během mitózy a meiózy. Dynein se nachází ve flagelle a je klíčový pro motilitu buněk, například u spermií.
Nemoci spojené s defekty motorických bílkovin
Význam motorických bílkovin v buňkách se projeví, když neplní svou funkci. Například nedostatek kinesinu byl identifikován jako příčina Charcot-Marie-Toothovy choroby a některých onemocnění ledvin. Nedostatek dyneinu může vést k chronickým infekcím dýchacích cest, protože řasinky bez dyneinu nefungují. Vady svalového myosinu předvídatelně způsobují myopatie, zatímco defekty nekonvenčního myosinu jsou příčinou Usherova syndromu a hluchoty.
Většina eukaryotických motorických proteinů se skládá ze dvou odlišných domén: Motorická hlavová doména s funkcí ATPázy a ocasní doména, která může buď tvořit vlákna (svalový myosin), nebo se navázat na náklad, jako jsou například chromozomy během anafáze mitózy (kinesin) nebo vezikuly během endocytózy (dynein). Hlavová doména proteinů provádí pohyb vazbou na specifické místo na substrátu a změnou konformace v závislosti na hydrolýze ATP. Ocasní konec molekuly běžně váže adaptérové proteiny, které umožňují stabilní interakce s nákladem, který se pohybuje po substrátu. Tyto motorické proteiny obvykle tvoří komplex delších „těžkých řetězců“ s motorickými hlavovými doménami a kratšími „lehkými řetězci“ pro stabilizaci.
Cytoskeletální motorické proteiny
Myosiny jsou aktinové motory a tvoří myosinové komplexy skládající se ze dvou těžkých řetězců s motorickými hlavami a dvou lehkých řetězců. Myosiny jsou odvozeny z řeckého slova pro svaly, myosin je bílkovina zodpovědná za vyvolání svalové kontrakce. Neprocesivní chůzí podél aktinových vláken, mnoho molekul myosinu vytváří dostatek síly pro kontrakci svalové tkáně. Myosiny jsou také životně důležité v procesu dělení buněk. Jsou také zapojeny do proudění cytoplazmy, kdy pohyb podél mikrofilamentních sítí v buňce umožňuje organelám a cytoplazmě proudit určitým směrem. Je známo osmnáct různých tříd myosinů.
Genomické zastoupení myosinových motorů:
Kinesiny jsou skupina příbuzných motorických proteinů, které používají mikrotubulovou dráhu, po níž „chodí“. Jsou životně důležité pro pohyb chromozomů během mitózy a jsou také zodpovědné za přesun mitochondrií, Golgiho těles a vezikul uvnitř eukaryotických buněk. Kinesiny obvykle obsahují dva těžké řetězce s motorickými hlavami, které se pohybují podél mikrotubulů pseudoprocesivním asymetrickým pohybem chůze, který může být směrem k plus-konci nebo minus-konci, v závislosti na typu kinesinu. Je známo čtrnáct rozdílných rodin kinesinu, s některými dalšími proteiny podobnými kinesinu, které nelze zařadit do těchto rodin.
Genomické znázornění kinesinových motorů:
Dyneiny jsou mikrotubulární motory schopné klouzavého pohybu. Dyneinovy komplexy jsou mnohem větší a složitější než kinesinové a myosinové motory. Dynein usnadňuje pohyb řasinek a flagelly. V porovnání s 15 typy dyneinu pro tuto funkci jsou známy pouze dvě cytoplazmatické formy.
Genomické zastoupení dyneinových motorů:
Na rozdíl od živočichů, hub a nižších rostlin, buňky kvetoucích rostlin postrádají dyneinové motory. Obsahují však větší množství různých kinesinů. Mnohé z těchto rostlinně specifických skupin kinesinů jsou specializovány na funkce během mitózy rostlinných buněk. Rostlinné buňky se liší od živočišných buněk tím, že mají buněčnou stěnu. Během mitózy je nová buněčná stěna postavena tak, že se vytvoří buněčná deska začínající ve středu buňky. Tento proces je usnadněn phragmoplastem, mikrotubulárním polem jedinečným pro mitózu rostlinných buněk. Budování buněčné desky a nakonec i nové buněčné stěny vyžaduje kinesinové motorické proteiny.
Dalším motorickým proteinem nezbytným pro dělení rostlinných buněk je kinesin-like calmodulin-binding protein (KCBP), který je unikátní pro rostliny a částečně kinesin a částečně myosin.
Kromě výše uvedených motorických bílkovin existuje mnohem více typů bílkovin schopných generovat síly a točivý moment v buňce. Mezi procesy řízené silotvornými bílkovinami patří:
Mnoho molekulárních motorů, které regulují tyto procesy, je všudypřítomných v prokaryotických i eukaryotických buňkách, i když některé, jako ty, které se účastní cytoskeletálních prvků nebo chromatinu, jsou pro eukaryoty jedinečné.