Miozyna

Miozyna należy do białek motorycznych i odpowiada między innymi za procesy związane ze skurczem mięśni. Istnieją różne typy miozyn, z których wszystkie uczestniczą w procesach transportu organelli komórkowych lub w zmianach w cytoszkieletu. Strukturalne odchylenia w strukturze molekularnej miozyny mogą w pewnych okolicznościach być przyczyną chorób mięśni.

Co to jest miozyna?

Wraz z dyneiną i kinezyną, miozyna jest jednym z białek motorycznych odpowiedzialnych za procesy ruchu i transportu komórek w komórce. W przeciwieństwie do pozostałych dwóch białek motorycznych, miozyna działa tylko z aktyną. Aktyna z kolei jest częścią cytoszkieletu komórki eukariotycznej. Odpowiada zatem za strukturę i stabilność komórki.

Ponadto aktyna z miozyną i dwoma innymi białkami strukturalnymi tworzą rzeczywistą kurczliwą jednostkę strukturalną mięśnia. Dwie trzecie kurczliwych białek mięśni to miozyny, a jedna trzecia aktyny. Jednak miozyny są obecne nie tylko w komórkach mięśniowych, ale także we wszystkich innych komórkach eukariotycznych. Dotyczy to jednokomórkowych eukariontów, a także komórek roślinnych i zwierzęcych. Mikrowłókna (filamenty aktynowe) biorą udział w budowie cytoszkieletu we wszystkich komórkach i wraz z miozyną kontrolują prądy protoplazmatyczne.

Anatomia i budowa

Miozyny można podzielić na różne klasy i podklasy. Obecnie znanych jest ponad 18 różnych klas, z których najważniejsze są klasy I, II i V. Miozyna znajdująca się we włóknie mięśniowym nazywana jest konwencjonalną miozyną i należy do klasy II Budowa wszystkich miozyn jest podobna. Wszystkie składają się z części głowy (głowa miozyny), części szyi i części ogonowej.

Włókna miozyny mięśnia szkieletowego składają się z około 200 cząsteczek miozyny II, każda o masie cząsteczkowej 500 kDa. Zagłówek jest bardzo konserwatywny genetycznie. O podziale na klasy strukturalne decyduje głównie zmienność genetyczna części ogonowej. Część główkowa łączy się z cząsteczką aktyny, podczas gdy część szyjna działa jak zawias. Ogonowe części kilku cząsteczek miozyny gromadzą się i tworzą włókna (wiązki). Cząsteczka miozyny II składa się z dwóch ciężkich i czterech lekkich łańcuchów.

Dwa ciężkie łańcuchy tworzą tak zwany dimer. Dłuższy z dwóch łańcuchów ma strukturę alfa-helisy i składa się z 1300 aminokwasów. Krótszy łańcuch składa się z 800 aminokwasów i stanowi tzw. Domenę motoryczną, stanowiącą część czołową cząsteczki, która odpowiada za ruchy i procesy transportowe. Cztery lekkie łańcuchy są połączone z głową i szyją ciężkich łańcuchów. Lekkie łańcuchy dalej od głowy nazywane są regulatorowymi, a lekkie łańcuchy blisko głowy jako niezbędne. Są bardzo zbliżone do wapnia, dzięki czemu mogą kontrolować ruchliwość części szyi.

Funkcja i zadania

Najważniejszą funkcją wszystkich miozyn jest transport organelli komórkowych w komórkach eukariotycznych i przeprowadzanie zmian w cytoszkieletu. Konwencjonalne cząsteczki miozyny II wraz z aktyną oraz białkami tropomiozyną i troponiną są odpowiedzialne za skurcze mięśni. Aby to zrobić, miozyna jest najpierw integrowana z dyskami Z sakomeru przy użyciu tytyny białkowej. Sześć włókien titinowych unieruchamia włókno miozyny.

W sakomerze włókno miozyny tworzy około 100 połączeń poprzecznych po bokach. W zależności od budowy cząsteczek miozyny i zawartości mioglobiny można wyróżnić kilka form włókien mięśniowych. Skurcz mięśni zachodzi w obrębie sakomeru w wyniku ruchu miozyny w cyklu mostkowym. Przede wszystkim głowa miozyny jest mocno przymocowana do cząsteczki aktyny. Następnie ATP jest dzielone na ADP, dzięki czemu uwolniona energia prowadzi do napięcia głowy miozyny. Jednocześnie lekkie łańcuchy zapewniają wzrost jonów wapnia. Powoduje to, że głowa miozyny przyczepia się do sąsiedniej cząsteczki aktyny w wyniku zmiany konformacyjnej.

Zwalniając stare połączenie, napięcie jest teraz przekształcane w energię mechaniczną przez tak zwane uderzenie siłowe. Ruch jest podobny do ruchu wiosła. Głowa miozyny odchyla się od 90 stopni do 40 do 50 stopni. Rezultatem jest ruch mięśni. Podczas skurczu mięśnia skraca się tylko długość sakomeru, podczas gdy długość włókien aktyny i miozyny pozostaje taka sama. Podaż ATP w mięśniu wystarcza tylko na około trzy sekundy. Rozkładając glukozę i tłuszcz, ADP jest przekształcany z powrotem w ATP, dzięki czemu energia chemiczna może być nadal przekształcana w energię mechaniczną.

Choroby

Strukturalne zmiany miozyny spowodowane mutacjami mogą prowadzić do chorób mięśni. Przykładem takiej choroby jest rodzinna kardiomiopatia przerostowa. Rodzinna kardiomiopatia przerostowa jest chorobą dziedziczną dziedziczoną jako cecha autosomalna dominująca. Choroba charakteryzuje się zgrubieniem lewej komory bez rozszerzenia.

Z częstością 0,2% w populacji ogólnej, jest to stosunkowo częsta choroba serca. Ta choroba jest spowodowana mutacjami prowadzącymi do zmian strukturalnych betamiozyny i alfatropomiozyny. Nie jest to jedna, ale kilka mutacji punktowych białek zaangażowanych w strukturę sakomeru. Większość mutacji jest zlokalizowana na chromosomie 14. Patologicznie choroba objawia się zgrubieniem mięśni lewej komory.

Ta asymetria grubości mięśnia sercowego może prowadzić do dolegliwości sercowo-naczyniowych z zaburzeniami rytmu serca, dusznością, zawrotami głowy, utratą przytomności i dusznicą bolesną. Chociaż wielu pacjentów ma niewielkie lub żadne zaburzenia czynności serca, może rozwinąć się postępująca niewydolność serca.