miniatura|Representação de uma cofilina (fator despolimerizante da actina, ADF).
A família ADF/Cofilina é uma família de proteínas de ligação à actina associadas à rápida despolimerização de microfilamentos de actina, conferindo à actina as suas características de instabilidade dinâmica. Esta instabilidade dinâmica é fundamental para o papel exercido pela actina na contração muscular, na motilidade celular e na regulação da transcrição. ADF são as siglas em inglês de *actin-depolymerizing factor*.
Em humanos e ratos foram descritos três genes muito conservados e idênticos em 70%–82% que pertencem a esta família: CFL1, que codifica a cofilina 1 (não muscular ou n-cofilina). CFL2, que codifica a cofilina 2 (encontrada no músculo ou m-cofilina). DSTN, que codifica a destrina, também chamada fator despolimerizante da actina ou ADF pelas suas siglas em inglês.
As proteínas de ligação à actina regulam a montagem e desmontagem dos filamentos de actina.Cooper, G. M. and R. E. Hausman. The Cell: A Molecular Approach, 3ª ed. Washington DC: ASM Press 2004 pp.436-440. A cofilina, um membro da família ADF/Cofilina, é uma proteína com uma identidade de sequência de 70% com a destrina e faz parte desta família de pequenas proteínas que se ligam ao ADP. A proteína liga-se a monómeros (actina G) e a filamentos de actina (actina F). A cofilina causa a despolimerização na extremidade menos (−) dos filamentos, o que impede a sua remontagem. A proteína corta os filamentos de actina ao criar mais extremidades positivas (+) nos fragmentos de filamentos. A cofilina/ADF (destrina) é provável que corte a actina F sem extremidades protegidas e prefere a ADP-actina. Estes monómeros podem ser reciclados pela profilina, ativando os monómeros para que regressem à forma de filamento novamente através de uma troca ADP-ATP. A ATP-actina fica então disponível para a montagem.
Estrutura miniatura|303x303px|A proteína cofilina 1 isolada de leveduras. A estrutura dos fatores despolimerizantes da actina está muito conservada entre diversos organismos devido à importância da actina em muitos processos celulares. As proteínas desta família constam caracteristicamente de cinco folhas beta, quatro delas antiparalelas e uma paralela, e quatro hélices alfa com uma hélice alfa central que confere à proteína estrutura e estabilidade. O domínio de homologia do fator despolimerizante da actina (domínio ADF-H) permite a ligação de subunidades da actina e inclui a hélice alfa central, a extensão N-terminal, e a hélice C-terminal.
A extensão N-terminal consta de um laço inclinado que facilita a ligação da actina G mas não a da actina F devido a impedimentos estéricos da actina F. O C-terminal pode formar pontes de hidrogénio com a actina F por meio das amidas do seu esqueleto molecular e uma serina na posição S274. Esta serina tem uma conservação evolutiva especialmente alta devido à sua importância na ligação da actina. A hélice alfa central está inserida na fenda hidrofóbica entre a primeira e a terceira subunidades da actina durante a ligação da actina.
A cofilina liga-se à actina monomérica (actina G) e à filamentosa (actina F). As suas afinidades de ligação são maiores para a ADP-actina face ao ADP-Pi e ATP-actina. A sua ligação muda o retorcimento da actina F. A estrutura do ADF foi caracterizada pela primeira vez em 1980 por James Bamburg. Parece que quatro histidinas da actina situadas perto do sítio de ligação da cofilina podem ser necessárias para a interação cofilina/actina, mas não se podem explicar os níveis de interação encontrados apenas com a sensibilidade ao pH. A cofilina acomoda-se na ADP-actina F devido a um aumento da flexibilidade nesta forma da actina. A ligação tanto à cofilina como à ADF (destrina) causa a redução do comprimento de cruzamento do filamento. Por conseguinte, as tensões aumentam a dinâmica do filamento e o nível de fragmentação observado.
Função A cofilina é um fator de ligação à actina ubíquo, necessário para a reorganização dos filamentos de actina. Os membros da família ADF/Cofilina ligam-se aos monómeros de actina G e despolimerizam os filamentos de actina através de dois mecanismos: corte e incremento da dissociação dos monómeros de actina a partir da extremidade pontiaguda (*pointed end*). É necessário que existam filamentos de ADP/ADP-Pi actina "mais velhos" livres de tropomiosina e um pH adequado para que a cofilina possa funcionar corretamente. Em presença de ATP-actina G facilmente disponível, a cofilina acelera a polimerização da actina pela sua atividade de corte da actina (proporcionando extremidades livres *barbadas* para uma maior polimerização e nucleação pelo complexo Arp2/3). Como um efeito de longa duração in vivo, a cofilina recicla a ADP-actina F mais velha, ajudando a célula a manter o conjunto de moléculas de ATP-actina G para poder ter uma motilidade sustentada. O pH, a fosforilação e os fosfoinosítidos regulam a ligação da cofilina e a sua atividade de associação com a actina.
O complexo Arp2/3 e a cofilina funcionam juntos para reorganizar os filamentos de actina do citoesqueleto. O Arp 2/3, um complexo de proteínas de ligação à actina, liga-se ao lado da ATP-actina F perto da extremidade *barbada* em crescimento do filamento, causando a nucleação de um novo ramo de actina F, enquanto a despolimerização impulsionada pela cofilina ocorre após a dissociação do complexo Arp2/3. Também funcionam juntas para reorganizar os filamentos de actina para transladar mais proteínas por vesículas para continuar o crescimento dos filamentos.
A cofilina também se liga a outras proteínas como a miosina, tropomiosina, α-actinina, gelsolina e escruína. Estas proteínas competem com a cofilina para se ligarem à actina.
Num organismo modelo A ADF/cofilina encontra-se em membranas pregadas e no bordo de ataque de células móveis. Em concreto, a ADF/cofilina promove a desensamblagem dos filamentos em lamelipódios do anfíbio Xenopus laevis, uma protrusão dos fibroblastos caracterizada por ter redes de actina. Adicionam-se subunidades às extremidades *barbadas*, enquanto se perdem subunidades nas extremidades pontiagudas traseiras. Incrementar a constante de velocidade k, para a dissociação da actina nas extremidades pontiagudas causava o corte dos filamentos de actina. Através destes experiências, verificou-se que o ATP ou ADP-Pi provavelmente estão implicados na ligação aos filamentos de actina.
Mecanismo de ação
A actina F está estabilizada quando está ligada ao ATP devido à presença de uma serina na segunda subunidade da actina que pode formar pontes de hidrogénio com o último grupo fosfato do ATP e uma histidina próxima ligada ao laço principal. Esta interação estabiliza a estrutura internamente devido às interações entre o laço principal e a segunda subunidade. Quando se hidroliza o ATP a ADP, a serina já não pode formar uma ponte de hidrogénio com o ADP devido à perda do fosfato inorgânico, o que causa que a cadeia lateral da serina se retorça, provocando uma alteração conformacional na segunda subunidade. Esta alteração conformacional também causa que a serina já não possa formar uma ponte de hidrogénio com a histidina ligada ao laço principal e isto debilita a ligação entre as subunidades uma e três, fazendo com que toda a molécula se retorça. Este retorcimento gera tensão na molécula e desestabiliza-a.
O fator despolimerizante da actina pode ligar-se para desestabilizar a actina F ao inserir a hélice central na fenda entre a primeira e a terceira subunidades da actina. O fator despolimerizante da actina liga-se à actina F cooperativamente e isto induz uma alteração conformacional na actina F que causa que esta se retorça e fique mais desestabilizada. Este retorcimento causa o corte da ligação entre os monómeros de actina, despolimerizando o filamento.
Regulação Fosforilação O fator despolimerizante da actina é regulado pela fosforilação de uma serina no C-terminal por quinases LIM. O fator despolimerizante da actina ativa-se quando é desfosforilado e inibe-se quando é fosforilado.
pH miniatura|247x247px|Tropomiosina ligada à actina. Um ambiente alcalino estabiliza o fosfato inorgânico libertado quando o ATP se hidroliza a ADP, pelo que um maior pH torna mais favorável a hidrólise do ATP ligado à actina F dando ADP, o que tem como resultado a desestabilização da actina.
União à tropomiosina A actina F liga-se à proteína tropomiosina e ao fator despolimerizante da actina de forma competitiva e mutuamente exclusiva. A ligação da actina F à tropomiosina não é cooperativa, pelo que a ligação da tropomiosina não induz uma alteração conformacional na actina F e não causa a sua desestabilização. Porém, como a actina F não se pode ligar ao mesmo tempo à tropomiosina e ao fator despolimerizante da actina devido ao facto de a tropomiosina, quando está ligada à actina, bloquear o sítio de ligação do fator despolimerizante da actina, isto tem como resultado que a tropomiosina atua como um protetor da actina contra a sua despolimerização.
Notas
Ver também Citoesqueleto Actina
Ligações externas
Categoria:Famílias de proteínas