myosin

myosin patrí medzi motorické proteíny a je zodpovedný okrem iného za procesy spojené so sťahovaním svalov. Existujú rôzne typy myozínov, ktoré sa všetky zúčastňujú na transportných procesoch bunkových organel alebo na zmenách v cytoskelete. Štrukturálne odchýlky v molekulárnej štruktúre myozínu môžu byť za určitých okolností príčinou svalových ochorení.

Čo je to myozín?

Spolu s dyneínom a kinezínom je myozín jedným z motorických proteínov, ktoré sú zodpovedné za procesy bunkového pohybu a transportné procesy v bunke. Na rozdiel od ostatných dvoch motorových proteínov, myozín účinkuje iba s aktínom. Actin je zase súčasťou cytoskeletu eukaryotickej bunky. Je preto zodpovedný za štruktúru a stabilitu bunky.

Okrem toho aktín s myozínom a dvoma ďalšími štruktúrnymi proteínmi tvorí skutočnú kontraktilnú štrukturálnu jednotku svalu. Dve tretiny kontraktilných proteínov vo svaloch sú myozíny a jedna tretina je aktín. Myozíny sa však nachádzajú nielen vo svalových bunkách, ale aj vo všetkých ostatných eukaryotických bunkách. Platí to pre jednobunkové eukaryoty, ako aj pre rastlinné a živočíšne bunky. Mikrovlákna (aktínové vlákna) sú zapojené do štruktúry cytoskeletu vo všetkých bunkách a spolu s myozínom kontrolujú protoplazmatické prúdy.

Anatómia a štruktúra

Myozíny sa dajú rozdeliť do rôznych tried a podtried. V súčasnosti je známych viac ako 18 rôznych tried, z ktorých najdôležitejšie sú triedy I, II a V. Myozín nachádzajúci sa vo svalovom vlákne sa nazýva konvenčný myozín a patrí do triedy II. Štruktúra všetkých myozínov je podobná. Všetky pozostávajú z časti hlavy (hlava myozínu), časti krku a časti chvosta.

Myozínové vlákna kostrového svalu pozostávajú z približne 200 molekúl myozínu II, z ktorých každá má molekulovú hmotnosť 500 kDa. Čelo postele je geneticky veľmi konzervatívne. Rozdelenie do štruktúrnych tried je určené najmä genetickou variabilitou chvostovej časti. Hlavová časť sa viaže na aktínovú molekulu, zatiaľ čo krčná časť pôsobí ako pánt. Koncové časti niekoľkých molekúl myozínu sa hromadí a tvoria vlákna (zväzky). Molekula myozínu II pozostáva z dvoch ťažkých a štyroch ľahkých reťazcov.

Dva ťažké reťazce tvoria takzvaný dimér. Dlhší z týchto dvoch reťazcov má štruktúru alfa-helixu a je tvorený 1300 aminokyselinami. Kratší reťazec pozostáva z 800 aminokyselín a predstavuje takzvanú motorickú doménu, tvorí hlavnú časť molekuly, ktorá je zodpovedná za pohybové a transportné procesy. Štyri ľahké reťazce sú spojené s hlavou a krkom ťažkých reťazí. Ľahké reťazce ďalej od hlavy sa označujú ako regulačné a ľahké reťazce blízko hlavy ako esenciálne reťazce. Sú veľmi náchylní na vápnik a môžu tak regulovať pohyblivosť krčnej časti.

Funkcia a úlohy

Najdôležitejšou funkciou všetkých myozínov je transport bunkových organel v eukaryotických bunkách a vykonávanie zmien v cytoskelete. Bežné molekuly myozínu II spolu s aktínom a proteínmi tropomyozínom a troponínom sú zodpovedné za svalovú kontrakciu. Za týmto účelom sa myozín najskôr integruje do Z-diskov veka pomocou proteínového titínu. Šesť titánových vlákien fixuje myozínové vlákno.

V sacomeri tvorí asi 100 krížových spojení po stranách myozínové vlákno. V závislosti od štruktúry molekúl myozínu a obsahu myoglobínu je možné rozlíšiť niekoľko foriem svalových vlákien. Svalová kontrakcia sa uskutočňuje vo vnútri sacomeru v dôsledku pohybu myozínu v cykle premostenia. Predovšetkým je hlava myozínu pevne pripojená k aktínovej molekule. Potom sa ATP rozdelí na ADP, čím uvoľnená energia vedie k napätiu hlavy myozínu. Ľahké reťazce zároveň zaisťujú zvýšenie iónov vápnika. To spôsobuje, že sa myozínová hlava prichádza k susednej molekule aktínu v dôsledku konformačnej zmeny.

Uvoľnením starého spojenia sa napätie teraz prevedie na mechanickú energiu pomocou takzvaného nárazu sily. Pohyb je podobný zdvihu vesla. Hlava myozínu sa nakláňa od 90 stupňov do 40 až 50 stupňov. Výsledkom je pohyb svalov. Počas sťahovania svalov sa skracuje iba dĺžka vačice, zatiaľ čo vlákna aktínového a myozínového vlákna zostávajú rovnaké. Zásoba ATP vo svale je dostatočná iba asi tri sekundy. Rozkladom glukózy a tuku sa ADP konvertuje späť na ATP, takže chemická energia sa môže stále prevádzať na mechanickú energiu.

choroby

Štrukturálne zmeny v myozíne spôsobené mutáciami môžu viesť k ochoreniam svalov. Príkladom takéhoto ochorenia je familiárna hypertrofická kardiomyopatia. Familiárna hypertrofická kardiomyopatia je dedičné ochorenie, ktoré sa dedí ako autozomálne dominantná črta. Ochorenie je charakterizované zhrubnutím ľavej komory bez dilatácie.

S prevalenciou 0,2 percenta v bežnej populácii je to relatívne bežné ochorenie srdca. Toto ochorenie je spôsobené mutáciami, ktoré vedú k štrukturálnym zmenám v betamyozíne a alfatropomyozíne. Toto nie je jedna, ale niekoľko bodových mutácií proteínov zahrnutých v štruktúre veka. Väčšina mutácií sa nachádza na chromozóme 14. Patologicky sa choroba prejavuje ako zhrubnutie svalov v ľavej komore.

Táto asymetria v hrúbke myokardu môže viesť k kardiovaskulárnym ťažkostiam so srdcovými arytmiami, dýchavičnosťou, závratmi, stratou vedomia a angínou pectoris. Aj keď veľa pacientov má malé alebo žiadne zhoršenie funkcie srdca, môže sa vyvinúť progresívne zlyhanie srdca.