Un núcleo de nucleación de actina es un trímero proteico con tres monómeros de actina . Se denomina núcleo de nucleación porque conduce a la 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 Arp2/3 de proteínas de la familia de las forminas, son los más frecuentemente involucrados en este proceso. Los factores de nucleación de actina inician la polimerización de la actina dentro de las células.
Muchas proteínas distintas que pueden mediar la nucleación de novo de filamentos interactúan directamente con la actina y la promueven. Esto da a las formaciones de membrana protrusivas su impulso inicial. Estas entidades pueden tomar la forma de seudópodos , 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 ocurre rápidamente, y el extremo positivo se desarrolla considerablemente más rápido que el extremo negativo. [2] La actividad ATPasa de la actina aumenta bruscamente después de la inserción en el filamento. [2] El filamento se vuelve menos estable como resultado de la hidrólisis espontánea de ATP y la disociación de fosfato, lo que lo hace más vulnerable a los efectos de las proteínas de corte, como las de la familia del factor despolimerizante de actina (ADF)/cofilina. [2] La barrera cinética que prohíbe la polimerización espontánea de actina proporciona 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 de corte, como las de las familias de la destrina y la 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 impide la polimerización espontánea de actina. [2] La nucleación directa de actina en respuesta a señales externas permite que los nucleadores de actina inicien de forma rápida y exitosa nuevos filamentos de actina. Estas proteínas sirven como objetivos de numerosas cascadas de señalización intracelular. Lo más importante es que los miembros de la familia Rho-GTPasa , incluida la 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 DC-LPS maduras (tratamiento con LPS) (célula dendrítica) en términos de migración y macropinocitosis, es suficiente bloquear o inactivar Arp2/3 en las iDC, lo que sugiere que la expresión o actividad de Arp2/3 se regula a la baja como 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 DC, sin embargo, es probable que las DC maduras exhibieran una actividad de nucleación de actina reducida. [3]
Tanto las células dendríticas inmaduras (CD) como las CDi requieren la nucleación de actina dependiente de mDia1 para la locomoción, mientras que las CDi 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 la parte delantera, lo que permite que las CD maduras adopten un modo migratorio rápido y direccional. [3]
La inhibición de Arp2/3 aumentó la velocidad y disminuyó la acumulación de F-actina en la parte frontal de las iDC. Como resultado de la ausencia de actina dependiente de Arp2/3 en la parte frontal de la célula, las LPS-DC migran más rápidamente que las iDC. Las iDC Arpc2KO experimentaron un aumento similar en la velocidad celular y se movieron tan rápido como las LPS-DC. Además, en estudios de migración bajo agarosa, las DC Arpc2KO migraron sustancialmente más rápido. Esto no estaba relacionado con el desarrollo de DC. A diferencia de la locomoción basada en protrusión, el grupo de F-actina dependiente de Arp2/3 presente en la parte frontal de las iDC limita su migración.