Структура тонкого філамента і м’язове скорочення.

Тонкий філамент побудований таким чином, що на сім мономерів актину припадає один димер тропомиозина і один гетеротрімер тропонина, що складається з тропонина С, тропоніну I і Тропонін Т [Tobacman, ea 1996, Flicker, ea 1982, Zot, ea 1987]. Такий комплекс актину, тропомиозина і тропонина отримав назву регуляторної одиниці. Завдяки тому, що сусідні димери тропомиозина мають так звані липкі кінці, вони можуть взаємодіяти один з одним. Таким чином, уздовж всієї канавки актинового філамента розташовується як би безперервний тяж тропомиозина [Tobacman, ea 1996]. В основі скорочення лежить переміщення ниток актину щодо ниток міозину. Таке переміщення здійснюється за рахунок циклічного взаємодії головок міозину з актином. Вважається, що в отсоединенном від актину стані голівка міозину може гідролізувати АТР, але продукти реакції (ADP і неорганічний фосфат) не можуть швидко залишити активний центр міозину. Головка міозину, що містить ADP і фосфат, взаємодіє з певними ділянками на актине з утворенням так званої слабкої комплексу [Rayment, ea 1993]. Після цього стає можливим перехід від слабкого до сильного зв’язування, головка міозину переміщається по поверхні актину і одночасно з цим відбуваються викид неорганічного фосфату з активного центру міозину і переорієнтація головки міозину відносно стовбура миозинового філамента. Саме в цей момент відбувається генерація тягнучого зусилля і нитки актину переміщаються відносно ниток міозину [Rayment, ea 1993]. Після звільнення з активного центру ADP і зв’язування нової молекули АТР головка міозину диссоциирует від актину і цикл повторюється знову.

A priori можна припускати, що тропоніна-тропоміозіновий комплекс може впливати або на приєднання головки міозину до актину, або на перехід від слабкого до сильного зв’язування головки міозину з актином. По всій видимості, тропонін-тропоміозіновий комплекс впливає на обидва ці процеси. У відсутність Са2 + тропоніна двояко впливає. З одного боку, тропонін I міцно взаємодіє з певними ділянками актину і фіксує весь тропонінового комплекс, розмір якого можна порівняти з розмірами двох-трьох глобул актину, в такому положенні, що стає неможливим навіть слабке зв’язування головок міозину з актином [Lehrer, ea 1994, Lehrer , ea 1998]. Таким чином, тропонін стерически перешкоджає навіть слабкому зв’язуванню головок міозину з частиною (~ 50%) центрів зв’язування на актине. На додаток до цього тропоніна може впливати на стан тропомиозина на Актинові філаменти. У відсутність іонів Са2 + тропоніна збільшує ймовірність того, що тропомиозин викочується з канавки актину і займає таке положення на нитки актину, при якому частина, що залишилася центрів зв’язування на актине здатна слабо пов’язувати головки міозину, але не здатна переходити від слабкого типу зв’язування до сильного [Tobacman, ea 1996, Lehrer, ea 1998]. В присутності іонів Са2 + міцність зв’язку тропоніну I з актином слабшає. Тропонін I і пов’язані з ним компоненти тропонина віддаляються від актину на більшу відстань [Squire, ea 1998] і перестають стерически блокувати взаємодію головок міозину з актином. Крім того, після насичення іонами Са2 + тропоніна зрушує рівновагу між двома станами тропомиозина на Актинові філаменти у бік так званого включеного стану, коли тропомиозин не заважає ні слабкого, ні сильному зв’язуванню головок міозину з актином [Lehrer, ea 1994, Lehrer, ea 1998]. Димер тропомиозина має досить жорстку структуру. Тому викликане тропоніном переміщення тропомиозина передається на всю регуляторну одиницю, тобто на всі сім мономерів актину [Tobacman, ea 1996, Zot, ea 1987]. Переміщення тропомиозина з вимкненого у включений стан може досягатися не тільки під дією тропонина. Приєднання навіть однієї головки міозину на сім мономерів актину призводить до виштовхування тропомиозина з блокуючого положення [Tobacman, ea 1996, Lehrer, ea 1998]. Переміщення тропомиозина, викликане зв’язуванням головки міозину, не обов’язково пов’язано з механічним виштовхуванням тропомиозина. Цілком можливо, що зв’язування головки міозину викликає зміна структури актину і саме цей процес призводить до переміщення тропомиозина з одного положення в інше [Cassell, ea 1996]. Цікаво, що включення регуляторної одиниці, викликане приєднанням головки міозину, супроводжується не тільки переміщенням тропомиозина в канавці актину, але і збільшенням спорідненості до іонів Са2 + у тропонина, що належить даній регуляторної одиниці [Lehrer, ea 1998].

Актинові філаменти являє собою висококооператівную систему, тому зміна стану однієї регуляторної одиниці впливає на стан сусідніх з нею регуляторних одиниць [Butters, ea 1997]. Сильне зв’язування міозину з даної регуляторної одиницею робить більш імовірним сильне зв’язування міозину з двома сусідніми регуляторними одиницями. Аналогічно, зв’язування іонів Са2 + тропоніном даної регуляторної одиниці збільшує ймовірність переміщення тропомиозина з вимкненого у включений стан. При цьому переміщення тропомиозина відбувається не тільки в даній, але і в сусідніх регуляторних одиницях, розташованих праворуч і ліворуч від даної регуляторної одиниці [Tobacman, ea 1996, Butters, ea 1997]. До цих пір залишається відкритим питання, на що впливає тропоніна-тропоміозіновий комплекс-чи тільки на кількість головок міозину, здатних взаємодіяти з Актинові філаменти [Homsher, ea 1996], або на частоту циклічного приєднання і від’єднання головок міозину від актину [Butters, ea 1997 ].

Comments are closed.