A vinkulin globuláris fehérje, mérete nagyjából 115 × 85 × 65 Å.
Emlősökben a vinkulin membrán-sejtvázfehérje a fokális adhéziós plakkokban, amely az integrin és az aktin sejtváz közti kapcsolatban vesz részt. A vinkulin sejtvázfehérje, mely sejtközi és sejt-mátrx kapcsolatokban is részt vesz, ahol feltehetően az F-aktin membránhoz kapcsolásában résztvevő fehérjék egyike.
Egymástól függetlenül fedezték fel Benny Geiger és Keith Burridge, szekvenciája 20–30%-ban hasonlít a hasonló funkciójú α-kateninre.
Ha talinhoz vagy α-aktininhoz köt, a vinkulin alakja, így kötési tulajdonságai is megváltoznak. A vinkulin génje 1 példányban fordul elő, és nincs hiányában funkcióit átvevő ismert rokona. Splicingvariánsa, a metavinkulin is vinkulint igényel heterodimerizációhoz, és tőle függően működik.
Szerkezet
A vinkulin 117 kDa-os sejtvázfehérje 1066 aminosavval. A fehérje bázikus N-terminális és savas C-terminális doménből áll, melyeket prolingazdag középső szakasz választ el. A vinkulin gömbölyű fejdomént tartalmaz, mely a talin és az α-aktinin kötőhelye, valamint tirozin-foszforilációshelyet, míg a farok F-aktin-, paxillin- és lipidkötőhelyet tartalmaz.
A fehérjének gyakorlatilag 835 aminosavas feje van, mely 4 doménre osztható, és melyet a C-terminális farokkal kötőszakasz kapcsolja össze.
A fehérje 3D-szerkezetének 2004-es felfedezése fényt vet arra, hogy változtatja alakját különböző funkciók betöltéséhez. Például a vinkulin képes a sejt mozgékonyságát irányítani aktív és inaktív állapot közt változva. Inaktív állapotában a vinkulin feje és farka közt kölcsönhatás van, míg aktív állapotban – mint ami a talinkötéskor jellemző – ez az intramolekuláris kölcsönhatás megszakad. Vagyis amikor a talin α-hélixeinek kötőhelyei helikális csoporthoz kötődnek a vinkulin fejdoménjén, helikális csoportátalakulás indul el, ami az 1–4. α-hélixek átrendeződését okozza, 5 hélixes csoportot létrehozva. E funkció megjelenik rákban is, ahol annak mozgását és a rák előrehaladását szabályozza a test más részeire.
Mechanizmus és funkció
A sejtek terjedése és mozgása a sejtfelszíni integrinreceptorok az extracelluláris mátrix adhéziós molekuláihoz kötve történő folyamat. A vinkulin a fokális adhézióval és adherens junkciókkal függ össze, jelentős fehérjedinamikát eredményezve. Ezek az aktinszálakat és keresztkötőket a külső közeg, a sejtmembrán és az aktin sejtváz közt nukleáló komplexek. A fokális adhéziónál lévő komplex számos fehérjéből – például vinkulinból, α-aktininból, paxillinból és talinból – áll a sejtmembrán belső oldalán.
Pontosabban a vinkulin N-terminusa a talinhoz köt, amely a β-integrinekhez köt, míg a C-terminus az aktinhoz, a foszfolipidekhez és a paxillinképző homodimerekhez köt. A vinkulin-talin és -aktin kötéseket a polioszfoinozitidek szabályozzák, és a foszfolipidek inhibeálják. A komplex ezután az aktinszálakat a membránhoz rögzíti, segítve a talinra gyakorolt erő növelését a fokális adhézióban.
A vinkulin elvesztése számos sejtfunkcióra hat: gátolja a komplexképzést, a sejtadhéziót és -terjedést. A fehérje hiánya a sejtterjedést csökkenti, amit a stresszrostképződés és fokális adhéziók mennyiségének csökkenése, valamint a lamellipódiumok kiterjedésének gátlása is jelez. A vinkulinhiányos sejtek növekedési kúpjai lassabban haladnak, filopódiumaik és lamellipódiumaik kevésbé stabilak, mint a vad típuséi.
Aktiváció
A vinkulin aktív-inaktív állapot közti egyensúlyban van jelen. Az aktív állapot a partnerhez való kötéskor jelenik meg. E változások akkor történnek meg, amikor a vinkulin a fokális adhéziós pontokkal kölcsönhat, amelyekhez köt. A vinkulin inaktív formája citoplazmatikus a fokális adhéziós pontokhoz kötődő aktívval szemben. A talin a vinkulinaktiváció fő indítója fokális komplexekben való jelenléte miatt. A vinkulin kombinatorikai modellje szerint az α-aktinin vagy a talin a vinkulint egyedül vagy foszfatidilinozit-4,5-biszfoszfát (PIP2) vagy aktin segítségével aktiválhatja. Ez az inaktív vinkulin fej-farok kapcsolatának bontásával történik.
Kötőhely
A vinkulinkötőhelyek elsősorban a talinban és talinszerű molekulákban találhatók, melyek lehetővé teszik a vele való kötést, stabilizálval az integrinmediált sejt-mátrix kapcsolatokat. A talin az integrineket az aktin sejtvázhoz kapcsolja. A vinkulinkötőhelyek konszenzusos szekvenciája LxxAAxxVAxxVxxLIxxA, és 4 amfipatikus α-hélixet mutat. A VBS-t meghatározó hidrofób aminosavak „rejtettek”, és helikális kötegek magjában vannak, melyek a talint alkotják.
Splicingvariánsok
A simaizom és a vázizom (és valószínűleg kisebb mértékig a szívizom) jól differenciált kontraktilis állapotában a vinkulin mellett annak egy splicingvariánsát, a 3′-kódolórégiójában egy további exonnal, is expresszálja, ez a hosszabb metavinkulin izoforma, melynek tömege kb. 150 kDa., és melynek léte az 1980-as évek óta ismert. Az eggyel több exon transzlációja 68–79 aminosavas savas csoportot ad hozzá a C-terminális farok I. és II. hélixei közt. E csoport mutációi összefüggnek az öröklött idiopátiás dilatatív kardiomiopátiával.
E hozzáadott szakasz emlősökben 68, békákban 79 aminosavat tartalmaz. A sertés-, humán, csirke- és békametavinkulin-szekvenciák összehasonlítása alapján e szakasz 2 részes: az 1. rész változó, a 2. állandósult. Mindkét izoforma megtalálható az izmok adherens szerkezeteiben, például a simaizmok sűrű plakkjaiban, a szívizomsejtek interkaláris lemezeiben és a vázizmok kosztamereiben. A metavinkulin farka a fejhez kisebb affinitást mutat a vinkulinénál. A metavinkulin esetén a farokdomén C-terminális hidrofób hajtűkörének kihajlását gátolja a 68 aminosavas szakasz negatív töltése, foszfolipidaktivált normál izoformát igényelve a metavinkulin teljes aktiválásához.
Kölcsönhatások
A vinkulin többek közt az alábbi fehérjékkel lép kölcsönhatásba:
↑{{cite journal|vauthors=Varnum-Finney B, Reichardt LF|title=Vinculin-deficient PC12 cell lines extend unstable lamellipodia and filopodia and have a reduced rate of neurite outgrowth|journal=J Cell Biol. 1994 Nov;127(4):1071-84. doi: 10.1083/jcb.127.4.1071. PMID: 7962069; PMCID: PMC2200064. Based on research[forrás?], it has been postulated that the lack of vinculin may decrease cell adhesion by inhibiting focal adhesion assembly and preventing actin polymerization. On the other hand, overexpression of vinculin may restore adhesion and spreading by promoting recruitment of cytoskeletal proteins to the focal adhesion complex at the site of integrin binding. Vinculin's ability to interact with integrins to the cytoskeleton at the focal adhesion appears to be critical for control of cytoskeletal mechanics, cell spreading, and lamellipodia formation. Thus, vinculin appears to play a key role in shape control based on its ability to modulate focal adhesion structure and function.<ref>Callaway DJ, Nicholl ID, Shi B, Reyes G, Farago B, Bu Z (2024). "Nanoscale dynamics of the cadherin-catenin complex bound to vinculin revealed by neutron spin echo spectroscopy". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 129 (39). doi:10.1073/pnas.2408459121. PMC11441495. PMID39298480.
↑Gingras AR, Vogel KP, Steinhoff HJ, Ziegler WH, Patel B, Emsley J, Critchley DR, Roberts GC, Barsukov IL (2006. február). "Structural and dynamic characterization of a vinculin binding site in the talin rod". Biochemistry. 45 (6): 1805–17. doi:10.1021/bi052136l. PMID16460027.
↑Pimentel M, Morales W, Pokkunuri V, Brikos C, Kim SM, Kim SE, Triantafyllou K, Weitsman S, Marsh Z, Marsh E, Chua KS, Srinivasan S, Barlow GM, Chang C (2015. május). "Autoimmunity Links Vinculin to the Pathophysiology of Chronic Functional Bowel Changes Following Campylobacter jejuni Infection in a Rat Model". Digestive Diseases and Sciences. 60 (5): 1195–205. doi:10.1007/s10620-014-3435-5. PMID25424202. S2CID22408999.
Fordítás
Ez a szócikk részben vagy egészben a Vinculin című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.
Források
Critchley DR (2004. november). "Cytoskeletal proteins talin and vinculin in integrin-mediated adhesion". Biochemical Society Transactions. 32 (Pt 5): 831–6. doi:10.1042/BST0320831. PMID15494027.
Turner CE, Burridge K (1989. június). "Detection of metavinculin in human platelets using a modified talin overlay assay". European Journal of Cell Biology. 49 (1): 202–6. PMID2503380.