Mikrofilamen adalah serat protein globular halus berdiameter 3 hingga 7 nm yang mendukung sel. Mikrofilamen adalah bagian dari sitoskeleton dan sebagian besar terdiri dari protein kontraktil yang disebut aktin.
Mikrofilamen terletak di pinggiran sel dan disintesis dari titik-titik tertentu pada membran sel. Fungsi utamanya adalah untuk memberikan stabilitas pada sel, mereka memberikan struktur dan gerakan, mereka hanya ada dalam sel-sel organisme supraseluler.
Asosiasi mikrofilamen dengan protein myosin bertanggung jawab untuk kontraksi otot. Mikrofilamen juga dapat melakukan pergerakan seluler, termasuk perpindahan, kontraksi, dan sitokinesis.
Pengertian
Mikrofilamen adalah komponen yang secara struktural melakukan fungsi penting dari sitoskeleton, bersama dengan mikrotubulus dan seringkali filamen intermediata.
Kisaran ukuran mikrofilamen dari 5 hingga 9 nanometer dan dirancang untuk menanggung sejumlah besar ketegangan. Dalam hubungannya dengan miosin, mikrofilamen membantu menghasilkan kekuatan yang digunakan dalam kontraksi seluler dan pergerakan sel dasar. Filamen juga berperan memungkinkan membagi sel dengan mencubit menjadi dua sel dan terlibat dalam gerakan amoeboid dari jenis sel tertentu.
Mikrofilamen adalah batang padat yang terbuat dari protein yang dikenal sebagai aktin. Ketika pertama kali diproduksi oleh sel, aktin muncul dalam bentuk globular (G-aktin; lihat Gambar 1). Namun, dalam mikrofilamen, yang juga sering disebut sebagai filamen aktin, rantai molekul yang terpolimerisasi lama terjalin dalam sebuah helix, menciptakan bentuk protein berfilamen (F-aktin).
Semua subunit yang menyusun mikrofilamen terhubung sedemikian rupa sehingga mereka memiliki orientasi yang sama. Karena fakta ini, setiap mikrofilamen menunjukkan polaritas, kedua ujung filamen menjadi sangat berbeda. Polaritas ini mempengaruhi laju pertumbuhan mikrofilamen, satu ujung (disebut ujung plus) biasanya berkumpul dan dibongkar lebih cepat dari yang lain (ujung minus).
Tidak seperti mikrotubulus, yang biasanya memanjang dari sentrosom sel, mikrofilamen biasanya berinti di membran plasma. Oleh karena itu, pinggiran (tepi) sel umumnya mengandung konsentrasi mikrofilamen tertinggi. Sejumlah faktor eksternal dan sekelompok protein khusus memengaruhi karakteristik mikrofilamen, dan memungkinkannya untuk membuat perubahan cepat jika diperlukan, bahkan jika filamen harus sepenuhnya dibongkar di satu wilayah sel dan dipasang kembali di tempat lain.
Ketika ditemukan langsung di bawah membran plasma, mikrofilamen dianggap sebagai bagian dari korteks sel, yang mengatur bentuk dan pergerakan permukaan sel. Akibatnya, mikrofilamen memainkan peran penting dalam pengembangan berbagai proyeksi permukaan sel (seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 2), termasuk filopodia, lamellipodia, dan stereocilia.
Organisasi Struktural Mikrofilamen
Mikrofilamen membentuk juluran yang berbeda tergantung pada situasi sel:
Proyeksi dinamis:
a.- Lamelipodia (berbentuk lembaran) dan filopodia (filamen dan sensus lingkungan untuk memutuskan apakah sel maju atau tidak), yang merupakan struktur yang menonjol dari membran sel dan memungkinkan sel untuk bergerak.
Lamelopodia adalah pangkalan sitoplasma yang memastikan proyeksi filopodia yang merupakan proyeksi mikrofilamen. Mereka pada dasarnya adalah sel epitel yang bergerak pada membran basement masing-masing, dan merupakan dinamika sel.
b.- Cincin kontraktil: terbentuk ketika sel membelah, setelah kromosom terpisah, dan mencekik sel untuk membaginya menjadi dua.
Proyeksi yang stabil:
mereka tetap seiring waktu. Mereka misalnya, bundel stereocilia (mereka berada di permukaan sel-sel rambut di telinga bagian dalam) atau pengaturan lain yang memungkinkan kontraksi otot.
Jaringan Mikrofilamen Sel Hewan
Diilustrasikan dalam Gambar 2 adalah gambar digital fluoresensi dari sel fibroblast kulit rusa India Muntjac yang diwarnai dengan probe fluoresen yang menargetkan inti (biru) dan jaringan sitoskeletal aktin (hijau). Secara individual, mikrofilamen relatif fleksibel. Namun, dalam sel-sel organisme hidup, filamen aktin biasanya disusun menjadi struktur yang lebih besar, lebih kuat oleh berbagai protein tambahan.
Bentuk struktural yang tepat yang diasumsikan oleh sekelompok mikrofilamen tergantung pada fungsi utamanya dan protein tertentu yang mengikatnya. Misalnya, dalam inti tonjolan permukaan yang disebut microspikes, mikrofilamen disusun menjadi bundel paralel ketat oleh fimbrin protein bundling. Bundel filamen kurang rapat bersama-sama, namun, ketika mereka terikat oleh alfa-aktinin atau terkait dengan serat stres fibroblast (serat hijau paralel pada Gambar 2). Khususnya, koneksi mikrofilamen yang dibuat oleh beberapa protein cross-linking menghasilkan jaringan atau bentuk gel seperti web daripada bundel filamen.
Selama perjalanan sejarah evolusi sel, aktin tetap relatif tidak berubah. Ini, bersama dengan fakta bahwa semua sel eukariotik sangat bergantung pada integritas filamen aktin mereka untuk dapat bertahan dari banyak tekanan yang mereka hadapi di lingkungan mereka, menjadikan aktin sebagai target yang sangat baik bagi organisme yang ingin melukai sel.
Dengan demikian, banyak tumbuhan, yang secara fisik tidak dapat menghindari predator yang mungkin ingin memakannya atau membahayakan mereka dengan cara lain, menghasilkan racun yang mempengaruhi aktin seluler dan mikrofilamen sebagai mekanisme pertahanan. Jamur topi kematian, misalnya, menghasilkan zat yang disebut phalloidin yang mengikat dan menstabilkan filamen aktin, yang bisa berakibat fatal bagi sel.
Fungsi
Mikrofilamen, atau filamen aktin, adalah filamen tertipis dari sitoskeleton dan ditemukan dalam sitoplasma sel eukariotik. Polimer dari filamen linier ini fleksibel tetapi masih kuat, menahan perengkahan dan tekuk sambil memberikan dukungan pada sel.
Mikrofilamen adalah komponen sel yang sangat serbaguna yang berperan dalam sitokinesis, pergerakan, dan perubahan bentuk sel. Susunan kerangka kerja mikrofilamen yang kuat namun fleksibel memungkinkannya untuk membantu gerakan sel.
Untuk membuat sel bergerak, salah satu ujung filamen aktin membentang sementara ujung lainnya menarik dirinya lebih erat. Proses ini berulang sampai gerakan selesai. Ini diyakini terjadi karena motor molekul myosin II.
Mikrofilamen juga mempertahankan peran penting dalam motor molekuler kontraktil yang digerakkan oleh theactomyosin. Dalam proses itu, filamen tipis menjadi platform melar untuk aksi menarik miosin. Ini sebagian besar terjadi selama kontraksi otot dan peningkatan pseudopod.
Polimerisasi mikrofilamen
Itu terletak di tepi sel, oleh karena itu polimer dari sana. Ini dimulai sebagai respons terhadap sinyal eksternal yang memberi tahu sel bentuk apa yang harus diambil. Hal pertama yang terbentuk adalah sejenis topi yang terbuat dari protein khusus yaitu ARP2 dan ARP3, bersama dengan protein lain yang memperkuat tutup ini dan yang membentuk kompleks ARP (protein terkait aktin). Monomer aktin mengikat dari topi untuk membentuk protofilamen. Ujung negatif (-) memiliki penutup, sehingga filamen hanya tumbuh menuju ujung positif (+) dengan menambahkan monomer baru.