myosin

myosin hører til de motoriske proteiner og er blandt andet ansvarlig for de processer, der er involveret i muskelkontraktion. Der er forskellige typer myosiner, som alle deltager i transportprocesserne for celleorganeller eller i skift inden for cytoskelettet. Strukturelle afvigelser i myosins molekylstruktur kan under visse omstændigheder være årsagen til muskelsygdomme.

Hvad er myosin?

Sammen med dynein og kinesin er myosin en af ​​de motoriske proteiner, der er ansvarlige for processerne for cellebevægelse og transportprocesser i cellen. I modsætning til de to andre motoriske proteiner fungerer myosin kun med actin. Actin er igen en del af cytoskelettet i den eukaryote celle. Det er derfor ansvarligt for cellens struktur og stabilitet.

Desuden danner actin med myosin og to andre strukturelle proteiner den faktiske kontraktile strukturelle enhed af muskelen. To tredjedele af de kontraktile proteiner i muskler er myosiner, og en tredjedel er actin. Myosiner er imidlertid ikke kun til stede i muskelceller, men også i alle andre eukaryote celler. Dette gælder såvel unicellulære eukaryoter som plante- og dyreceller. Mikrofilamenterne (actinfilamenter) er involveret i strukturen af ​​cytoskelettet i alle celler og styrer sammen med myosin de protoplasmatiske strømme.

Anatomi & struktur

Myosiner kan opdeles i forskellige klasser og underklasser. Der er i øjeblikket over 18 forskellige klasser kendt, hvor klasse I, II og V er de vigtigste. Myosinet, der findes i muskelfibre, kaldes konventionel myosin og hører til klasse II. Strukturen af ​​alle myosiner er ens. De består alle af en hoveddel (myosinhoved), en halsdel og en haledel.

Myosinfilamenterne i skeletmuskulaturen består af omkring 200 myosin II-molekyler, hver med en molekylvægt på 500 kDa. Hovedgavlen er genetisk meget konservativ. Opdelingen i strukturelle klasser bestemmes hovedsageligt af haledelsens genetiske variation. Hoveddelen binder til actinmolekylet, mens halsdelen fungerer som et hængsel. Haledelene i adskillige myosinmolekyler akkumuleres og danner filamenter (bundter). Myosin II-molekylet består af to tunge og fire lette kæder.

De to tunge kæder danner en såkaldt dimer. Den længste af de to kæder har en alfa-helix struktur og består af 1300 aminosyrer. Den kortere kæde består af 800 aminosyrer og repræsenterer det såkaldte motoriske domæne.Det udgør hoveddelen af ​​molekylet, der er ansvarlig for bevægelser og transportprocesser. De fire lette kæder er forbundet med hovedet og nakken på de tunge kæder. De lette kæder længere væk fra hovedet omtales som regulerende og de lette kæder tæt på hovedet som essentielle kæder. De er meget affinerede til calcium og kan således kontrollere mobilitet i halsdelen.

Funktion & opgaver

Den vigtigste funktion af alle myosiner er at transportere celleorganeller i eukaryote celler og at udføre skift inden i cytoskelettet. De konventionelle myosin II-molekyler sammen med actin og proteinerne tropomyosin og troponin er ansvarlige for muskelkontraktion. For at gøre dette integreres myosin først i sacomerens Z-diske under anvendelse af proteintitinet. Seks titinfilamenter fikserer et myosinfilament.

I sacomeren danner et myosintråd omkring 100 tværforbindelser til siderne. Afhængig af strukturen af ​​myosinmolekylerne og indholdet af myoglobin kan der adskilles forskellige former for muskelfibre. Muskelkontraktion finder sted inden i sacomeren på grund af myosins bevægelse i tværbrocyklussen. Først og fremmest er myosinhovedet fast bundet til actinmolekylet. Derefter opdeles ATP i ADP, hvorved den frigjorte energi fører til spænding af myosinhovedet. Samtidig sikrer de lette kæder en stigning i calciumioner. Dette får myosinhovedet til at knytte sig til et nærliggende actinmolekyle som et resultat af en konformationel ændring.

Ved at frigive den gamle forbindelse omdannes spændingen nu til mekanisk energi ved en såkaldt kraftpåvirkning. Bevægelsen ligner et slag af åre. Myosinhovedet vippes fra 90 grader til mellem 40 og 50 grader. Resultatet er muskelbevægelse. Under muskelsammentrækning forkortes kun sacomerens længde, mens længden af ​​actin- og myosinfilamenter forbliver den samme. ATP-forsyningen i muskelen er kun tilstrækkelig i cirka tre sekunder. Ved at nedbryde glukose og fedt konverteres ADP tilbage til ATP, så kemisk energi stadig kan omdannes til mekanisk energi.

sygdomme

Strukturelle ændringer i myosin forårsaget af mutationer kan føre til muskelsygdomme. Et eksempel på en sådan sygdom er familiær hypertrofisk kardiomyopati. Familiehypertrofisk kardiomyopati er en arvelig sygdom, der arves som en autosomal dominerende egenskab. Sygdommen er kendetegnet ved en fortykkelse af venstre ventrikel uden udvidelse.

Med en udbredelse på 0,2 procent i den generelle befolkning er det en relativt almindelig hjertesygdom. Denne sygdom er forårsaget af mutationer, der fører til strukturelle ændringer i betamyosin og alphatropomyosin. Dette er ikke én, men flere punktmutationer af de proteiner, der er involveret i strukturen af ​​sacomer. De fleste af mutationerne er placeret på kromosom 14. Patologisk manifesterer sygdommen sig som en fortykkelse af musklerne i venstre ventrikel.

Denne asymmetri af hjertemuskeltykkelsen kan føre til hjerte-kar-klager med hjertearytmier, åndenød, svimmelhed, bevidsthedstab og angina pectoris. Selvom mange patienter har ringe eller ingen nedsættelse af deres hjertefunktion, kan der udvikle sig progressiv hjertesvigt.