Un núcleo de nucleación de actina es un trímero de proteína con tres monómeros de actina . Se llama núcleo de nucleación porque conduce a una reacción de elongación energéticamente favorable una vez que se forma un tetrámero a partir de un trímero. Los dímeros y trímeros de la proteína actina son energéticamente desfavorables. [1] Los nucleadores de actina, como el complejo de proteínas Arp2/3 de la familia de las forminas, participan con mayor frecuencia en este proceso. Los factores de nucleación de actina inician la polimerización de actina dentro de las células.
Muchas proteínas distintas que pueden mediar en la nucleación de novo de filamentos interactúan directamente con la actina y la promueven. Esto da a las formaciones de membranas protrusivas su impulso inicial. Estas entidades pueden tomar la forma de pseudópodos , invadopodios o ampollas de membrana no apoptóticas. [2]
La cinética desfavorable de la producción de oligómeros de actina impide la polimerización espontánea de actina. [2] Una vez que se ha creado un núcleo de actina, la conexión de los monómeros se produce rápidamente, y el extremo positivo se desarrolla considerablemente más rápidamente que el extremo negativo. [2] La actividad ATPasa de la actina aumenta bruscamente después de su inserción en el filamento. [2] El filamento se vuelve menos estable como resultado de la hidrólisis espontánea del ATP y la disociación del fosfato, lo que lo hace más vulnerable a los efectos de la ruptura de proteínas como las de la familia del factor despolimerizante de actina (ADF)/cofilina. [2] La barrera cinética que prohíbe la polimerización espontánea de actina le da a la célula una herramienta versátil para controlar temporal y espacialmente el ensamblaje de filamentos de actina de novo. [2]
Las proteínas de unión a monómeros limitan la disponibilidad de subunidades para la producción de filamentos, mientras que las proteínas que se separan, como las de las familias de destrina y cofilina , regulan la deconstrucción de filamentos. La célula tiene una herramienta flexible para regular temporal y espacialmente la creación de filamentos de actina de novo gracias a la barrera cinética que previene la polimerización espontánea de actina. [2] La nucleación directa de actina en respuesta a señales externas permite a los nucleadores de actina iniciar rápida y exitosamente nuevos filamentos de actina. Estas proteínas sirven como objetivos de numerosas cascadas de señalización intracelular. Lo más significativo es que los miembros de la familia Rho-GTPasa , incluida CDC42 , son esenciales para controlar el recambio de actina y coordinar el control de las actividades de nucleación de actina. [2]
Para imitar el comportamiento de las LPS-DC maduras (tratamiento con LPS) (células dendricas) en términos de migración y macropinocitosis, es suficiente bloquear o eliminar Arp2/3 en las iDC, lo que sugiere que la expresión o actividad de Arp2/3 está regulada negativamente. un resultado de la maduración de DC inducida por LPS. [3] Los niveles de expresión de Arp2/3 no se vieron afectados por el tratamiento con LPS de las CD; sin embargo, es probable que las CD maduras exhibieran una actividad de nucleación de actina reducida. [3]
Los LPS-DC y los iDC (células dendríticas inmaduras) requieren nucleación de actina dependiente de mDia1 para la locomoción, mientras que los iDC vinculan la ingesta de antígeno con la motilidad celular mediante la nucleación de actina dependiente de Arp2/3. [3] En respuesta a la detección de LPS, Arp2/3 reduce significativamente la nucleación de actina en el frente, lo que permite a las CD maduras adoptar un modo migratorio rápido y direccional. [3]
La inhibición de Arp2/3 aumentó la velocidad y disminuyó la acumulación de actina F en la parte frontal de los iDC. Como resultado de la ausencia de actina dependiente de Arp2/3 en el frente celular, las LPS-DC migran más rápidamente que las iDC. Los iDC Arpc2KO experimentaron un aumento similar en la velocidad de las células y se movieron tan rápidamente como los LPS-DC. Además, en estudios de migración bajo agarosa, los CD Arpc2KO migraron sustancialmente más rápido. Esto no estaba relacionado con el desarrollo de DC. A diferencia de la locomoción basada en protrusiones, el conjunto de actina F dependiente de Arp2/3 presente en la parte frontal de los iDC limita su migración.