Молекулярный механизм сокращения мышцы сердца. Двухголовая структура миозина

В неактивную фазу присоединение АТФ к нуклеотидному карману изменяет молекулярную конфигурацию головки миозина таким образом, что головка отсоединяется от актина, и неактивная фаза заканчивается. Затем АТФазная активность миозиновой головки расщепляет АТФ на АДФ и Pi, и головка сгибается. При расщеплении АТФ миозиновая головка присоединяется к близлежащей части актина. Далее Pi высвобождается из головки через щель, и формируется сильная связь между миозиновой головкой и актином.

Затем головка вытягивается и выпрямляется. Происходит сокращение, и молекула актина передвигается на 10 нм. Теперь головка миозина находится в неактивной фазе. АДФ высвобождается из нуклеотидного кармана, который вновь готов принять АТФ, и цикл повторяется. Модель Rayment постулирует, что именно выпрямление, а не сгибание области легкой цепи головки (т.е. перешейка) вызывает сокращение. Модель плечо-рычаг в большей степени применима к клеткам и органеллам, зависящим от движения миозина, а не актина (например, внутриклеточный транспорт).
У мелких животных при сердечной недостаточности (СН) более быстрая изоформа а-ТЦМ замещается изоформой (3-ТЦМ.

Двухголовая структура миозина необходима для обеспечения полного смещения актина на расстояние =10 нм, а не на 6 нм, как при одноголовой структуре. Миозиновый перешеек в основном формируется длинной а-спиралью, которая окружена двумя легкими цепями (4 на двухдолевую головку), выступающими в роли воротника. Легкая цепь, находящаяся более проксимально по отношению к миозиновой головке, — основная легкая цепь миозина (ЛЦМ-1), которая может тормозить процесс сокращения при взаимодействии с актином.

сокращение мышц сердца

Другая, регуляторная легкая цепь миозина (ЛЦМ-2) является потенциальной областью фосфорилирования (в ответ на Р-адренергическую стимуляцию). Такое фосфорилирование (присоединение фосфатной группы) может поддерживать цикл поперечных мостиков увеличением сродства миозина к актину. Мутация этой легкой цепи при одной из форм кардиомиопатии (КМП) у человека ведет к нарушению контрактильного ответа на развитие тахикардии. В гладких мышцах сосудов процесс фосфорилирования происходит под влиянием фермента миозиновой киназы легкой цепи и является обязательным этапом при инициации процесса сокращения.

Миозинсвязывающий С-белок идет практически под прямым углом к молекулам миозина и связывает их, соединяя структуры, которые располагаются вокруг субфрагментов миозиновых головок. Этот связывающий белок, стабилизирующий миозиновую головку, сгибается и выпрямляется на уровне легких цепей. Дефекты связывающего С-белка могут быть при некоторых видах гипертрофической КМП (ГКМП).

Ионы кальция играют важную роль в связывании наружного нейрогуморального контроля сердца со стимуляцией процесса сокращения при воздействии на множественные зоны контроля. Взаимодействие кальция с ТрС необходимо для осуществления цикла поперечных мостиков. Играет ли кальций роль включателя-выключателя при регулировании всех циклов поперечных мостиков? В соответствии с гипотезой в ответ на увеличение концентрации ионов кальция процесс может усиливаться при участии дополнительных поперечных мостиков.

В качестве альтернативы для объяснения градационной модели необходимы следующие механизмы: (1) градационный ответ ТрС на воздействие ионов кальция, включая изменение количества связанного и свободного кальция; (2) градационная реакция миозиновой АТФазы на кальций; (3) близко расположенная самоактивация, с помощью которой актин-миозиновые взаимодействия активируют дополнительные поперечные мостики даже при отсутствии повышенного связывания кальция с ТрС; (4) преобразование фосфорилирования на протяжении легких цепей. Особенный интерес представляет предположение, что плотно связанные поперечные мостики распространяют активность по тонким филаментам к близлежащим частям, что приводит к общей активации.
С помощью этого механизма один кальций-тропониновый комплекс может активировать до 14 молекул актина.

- Читать далее "Влияние длины мышечного волокна на силу сокращения. Цикл поперечных мостиков сердца"

Оглавление темы "Механизмы сокращения миокарда":
1. Сокращение сердца. Структура кардиомиоцитов
2. Цитоплазма кардиомиоцитов. Микроархитектура клеток сердца
3. Функции титина миокарда. Механизм Frank-Starling'а
4. Комплекс актина и тропонина миокарда. Молекулярный механизм сокращения миокарда
5. Молекулярный механизм сокращения мышцы сердца. Двухголовая структура миозина
6. Влияние длины мышечного волокна на силу сокращения. Цикл поперечных мостиков сердца
7. Распространение силы сокращения сердца. Белки миокарда и кардиомиопатии
8. Ионы кальция при сокращении миокарда. Рианодиновые рецепторы
9. Влияние ЧСС на высвобождение кальция в миокарде. Прекращение высвобождения кальция в кардиомиоците
10. Выброс кальция в миокарде. Захват кальция активным кальциевым насосом - SERCA

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: