فينكيولين

في خلايا الثدييات، يُعد الفينكولين بروتينًا هيكليًا غشائيًا في لويحات الالتصاق البؤري ، ويشارك في ربط جزيئات الالتصاق الإنتغرينية بالهيكل الخلوي للأكتين . يرتبط الفينكولين بالوصلات بين الخلايا وبين الخلية والمادة خارج الخلوية، حيث يُعتقد أنه يعمل كواحد من عدة بروتينات متفاعلة تُساهم في تثبيت خيوط الأكتين (F-actin) على الغشاء.

تم اكتشافه بشكل مستقل من قبل بيني جيجر ^{[ 5 ]} وكيث بوريدج ^{[ 6 ]} ، وتسلسله مشابه بنسبة 20-30% لـ α- catenin ، الذي يؤدي وظيفة مماثلة.

يرتبط الفينكولين بالتناوب مع التالين أو ألفا-أكتينين، مما يُغير شكله، وبالتالي خصائص ارتباطه. يوجد جين الفينكولين بنسخة واحدة، ويبدو أنه لا يوجد له قريبٌ منه ليحل محله في غيابه. كما يحتاج متغيره الناتج عن التضفير، ميتافينكولين (انظر أدناه)، إلى الفينكولين لتكوين ثنائي غير متجانس والعمل بطريقة تعتمد عليه.

الفينكولين هو بروتين هيكلي خلوي يبلغ وزنه الجزيئي 117 كيلو دالتون ويتكون من 1066 حمضًا أمينيًا . يحتوي البروتين على نطاق طرفي أميني حمضي ونطاق طرفي كربوكسيلي قاعدي يفصل بينهما جزء أوسط غني بالبرولين . يتألف الفينكولين من نطاق رأس كروي يحتوي على مواقع ارتباط للتالين والأكتينين ألفا ، بالإضافة إلى موقع فسفرة التيروزين، بينما تحتوي منطقة الذيل على مواقع ارتباط ^{للأكتين} F والباكسيلين والدهون . [ ^{7 ]}

يتكون أساسًا من رأس طرفي N مكون من 835 حمضًا أمينيًا، وينقسم إلى أربعة نطاقات. ويرتبط هذا الرأس بالذيل الطرفي C بواسطة منطقة رابطة.

كشف الاكتشاف الحديث للبنية ثلاثية الأبعاد عن كيفية تعديل هذا البروتين لشكله لأداء وظائف متنوعة. فعلى سبيل المثال، يستطيع الفينكولين التحكم في حركة الخلية ببساطة عن طريق تغيير شكله من نشط إلى غير نشط. في حالته "غير النشطة"، يتميز شكل الفينكولين بالتفاعل بين نطاقيه الرأسي والذيلي. وعند تحوله إلى الشكل "النشط"، كما هو الحال عند ارتباط التالين، ينقطع التفاعل الجزيئي الداخلي بين الذيل والرأس. بعبارة أخرى، عندما ترتبط مواقع ارتباط التالين (VBS) من الحلزونات ألفا ببنية حزمة حلزونية في نطاق رأس الفينكولين، يبدأ "تحول الحزمة الحلزونية"، مما يؤدي إلى إعادة تنظيم الحلزونات ألفا (α1-α4)، لينتج عنه بنية حزمة حلزونية خماسية جديدة تمامًا. تمتد هذه الوظيفة أيضًا إلى الخلايا السرطانية، وتنظيم حركتها وانتشار السرطان إلى أجزاء أخرى من الجسم.

يحدث انتشار الخلايا وحركتها من خلال عملية ارتباط مستقبلات الإنتغرين الموجودة على سطح الخلية بجزيئات الالتصاق في المصفوفة خارج الخلوية . يرتبط الفينكولين بالالتصاقات البؤرية والوصلات اللاصقة ، مما يؤدي إلى ديناميكية بروتينية ملحوظة . هذه معقدات تُحفز تكوين خيوط الأكتين والروابط المتقاطعة بين الوسط الخارجي والغشاء البلازمي والهيكل الخلوي للأكتين . ^{[ 8 ]} يتكون المعقد الموجود في الالتصاقات البؤرية من عدة بروتينات مثل الفينكولين، وألفا-أكتينين، وباكسيلين، وتالين، على السطح الداخلي للغشاء البلازمي.

بصورة أكثر تحديدًا، يرتبط الطرف الأميني للفينكولين بالتالين، الذي يرتبط بدوره بالإنترغرينات بيتا، بينما يرتبط الطرف الكربوكسيلي بالأكتين والفوسفوليبيدات والباكسيلين مُكَوِّنًا ثنائيات متجانسة. ويتم تنظيم ارتباط الفينكولين بالتالين والأكتين بواسطة متعددات الفوسفاتيديل إينوزيتول، ويُثبَّط بواسطة الفوسفوليبيدات الحمضية. يعمل هذا المركب بعد ذلك على تثبيت خيوط الأكتين بالغشاء، وبالتالي يُساعد على تعزيز القوة المؤثرة على التالين داخل الالتصاقات البؤرية. ^{[ 9 ]}

يؤثر فقدان الفينكولين على وظائف خلوية متعددة؛ فهو يعطل تكوين المركب، ويمنع التصاق الخلايا وانتشارها. ويُظهر غياب هذا البروتين انخفاضًا في انتشار الخلايا، مصحوبًا بانخفاض في تكوين ألياف الإجهاد، وتكوين عدد أقل من الالتصاقات البؤرية، وتثبيط امتداد الصفائح الخلوية . ^{[ 7 ]} وقد اكتُشف أن الخلايا التي تعاني من نقص الفينكولين تتميز بمخاريط نمو تتقدم ببطء أكبر، بالإضافة إلى صفائح خلوية وخيوط خلوية أقل استقرارًا من النوع البري. وبناءً على الأبحاث ، يُفترض أن نقص الفينكولين قد يُقلل من التصاق الخلايا عن طريق تثبيط تجميع الالتصاقات البؤرية ومنع بلمرة الأكتين. من ناحية أخرى، قد يُعيد الإفراط في التعبير عن الفينكولين الالتصاق والانتشار عن طريق تعزيز استقطاب بروتينات الهيكل الخلوي إلى مركب الالتصاق البؤري في موقع ارتباط الإنتغرين. ^{[ 9 ]} يبدو أن قدرة الفينكولين على التفاعل مع الإنتغرينات في الهيكل الخلوي عند الالتصاق البؤري أمر بالغ الأهمية للتحكم في ميكانيكا الهيكل الخلوي، وانتشار الخلايا، وتكوين الأرجل الكاذبة. وبالتالي، يبدو أن الفينكولين يلعب دورًا رئيسيًا في التحكم في الشكل بناءً على قدرته على تعديل بنية ووظيفة الالتصاق البؤري. ^{[ 10 ]}

يوجد الفينكولين في حالة توازن بين حالتين: نشطة وغير نشطة. ^{[ 11 ]} تُفعَّل الحالة النشطة عند ارتباطه بشريكه المُحدد. تحدث هذه التغيرات عندما يتفاعل الفينكولين مع نقاط الالتصاق البؤرية التي يرتبط بها. عندما يكون الفينكولين في حالته غير النشطة، يبقى البروتين مرتبطًا بالسيتوبلازم، على عكس نقاط الالتصاق البؤرية المرتبطة به في الحالة النشطة. يُعتقد أن جزيء التالين هو المُحفز الرئيسي لتنشيط الفينكولين نظرًا لوجوده في المُركبات البؤرية. ينص النموذج التوافقي للفينكولين على أن كلاً من ألفا-أكتينين أو التالين يُمكنهما تنشيط الفينكولين إما بمفردهما أو بمساعدة PIP2 أو الأكتين . يحدث هذا التنشيط عن طريق فصل الرابطة بين الرأس والذيل داخل الفينكولين غير النشط. ^{[ 11 ]}

توجد مواقع ارتباط الفينكولين بشكل رئيسي في التالين والجزيئات الشبيهة به، مما يُمكّن ارتباط الفينكولين بالتالين، وبالتالي تثبيت الوصلات الخلوية-المصفوفية التي تتوسطها الإنتغرينات. بدوره، يربط التالين الإنتغرينات بالهيكل الخلوي للأكتين . التسلسل المتفق عليه لمواقع ارتباط الفينكولين هو LxxAAxxVAxxVxxLIxxA، مع توقع بنية ثانوية لأربعة حلزونات أمفيباثية . أما البقايا الكارهة للماء التي تُحدد مواقع ارتباط الفينكولين فهي "مُقنّعة" ومُخبأة في لبّ سلسلة من الحزم الحلزونية التي تُشكّل قضيب التالين. ^{[ 12 ]}

تُعبّر العضلات الملساء والعضلات الهيكلية (وربما بدرجة أقل في عضلة القلب ) في حالتها المتمايزة ( القابلة للانقباض) عن مُتغير مُتغاير (إلى جانب الفينكولين) يحمل إكسونًا إضافيًا في المنطقة المشفرة 3'، مما يُشفّر نظيرًا أطول من ميتا-فينكولين (ميتا VCL) بوزن جزيئي يبلغ حوالي 150 كيلو دالتون - وهو بروتين معروف منذ ثمانينيات القرن الماضي. ^{[ 13 ]} يؤدي ترجمة الإكسون الإضافي إلى إدخال سلسلة غنية بالأحماض الأمينية تتكون من 68 إلى 79 حمضًا أمينيًا بين الحلزونين الأول والثاني ضمن نطاق الذيل الطرفي الكربوكسيلي. ترتبط الطفرات داخل منطقة الإدخال باعتلال عضلة القلب التوسعي الوراثي مجهول السبب . ^{[ 14 ]}

يبلغ طول الجزء المُضاف في الميتافينكولين 68 حمضًا أمينيًا في الثدييات و79 في الضفادع. ^{[ 15 ]} وبمقارنة تسلسلات الميتافينكولين من الخنازير والبشر والدجاج والضفادع، وُجد أن الجزء المُضاف ثنائي الأجزاء: الجزء الأول متغير والثاني محفوظ بدرجة عالية. يتواجد كلا شكلي الفينكولين معًا في تراكيب لاصقة عضلية، مثل اللويحات الكثيفة في العضلات الملساء، والأقراص البينية في خلايا عضلة القلب ، والكوستاميرات في العضلات الهيكلية. ^{[ 16 ]} يتميز نطاق ذيل الميتافينكولين بانخفاض ألفته للرأس مقارنةً بذيل الفينكولين. في حالة الميتافينكولين، يعيق الشحنات السالبة للجزء المُضاف المكون من 68 حمضًا أمينيًا انفتاح الحلقة الشعرية الكارهة للماء في الطرف الكربوكسيلي لنطاق الذيل، مما يتطلب وجود الشكل العادي من الفينكولين المُنشط بالفوسفوليبيد لتنشيط جزيء الميتافينكولين بشكل كامل.

ثبت أن الفينكولين يتفاعل مع:

• CDH1 ، ^{[ 17 ] [ 18 ]}
• باكسيلين ، ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} و
• SORBS1 . ^{[ 22 ]}

في حالات فرط نمو البكتيريا في الأمعاء الدقيقة والتي تظهر على شكل أعراض متلازمة القولون العصبي ، تم تحديد أن الأجسام المضادة لـ CdtB تؤثر على وظيفة الفينكولين، وهو أمر ضروري لحركة الأمعاء. ^{[ 23 ]}

• نظرة عامة على جميع المعلومات الهيكلية المتاحة في قاعدة بيانات البروتينات (PDB) لـ UniProt : P18206 (فينكولين بشري) في PDBe-KB .
• نظرة عامة على جميع المعلومات الهيكلية المتاحة في PDB لـ UniProt : Q64727 (فينكولين الفأر) في PDBe-KB .