Myosin: Funkció és betegségek

A miozin a motorhoz tartozik fehérjék és felelős többek között az izomösszehúzódással járó folyamatokért. A miozinoknak több típusa létezik, amelyek mindegyike részt vesz a sejtorganellák transzportfolyamataiban vagy a citoszkeletonon belüli elmozdulásokban. A miozin molekuláris szerkezetének szerkezeti rendellenességei bizonyos körülmények között izombetegségek okai lehetnek.

Mi a miozin?

A miozin a dyneinnel és a kinezinnel együtt az egyik motor fehérjék felelős a sejtek mozgásának és a sejten belüli transzportjának folyamataiért. A másik két motorral ellentétben fehérjék, a miozin csak az aktinnal együtt működik. Az aktin viszont az eukarióta sejt citoszkeletonjának egyik alkotóeleme. Így felelős a sejt felépítéséért és stabilitásáért. Ezenkívül az aktin a miozinnal és két másik szerkezeti fehérjével együtt alkotja az izom tényleges összehúzódó szerkezeti egységét. Az izom kontraktilis fehérjéinek kétharmada miozin, egyharmada pedig aktin. A miozinok azonban nemcsak az izomsejtekben vannak jelen, hanem az összes többi eukarióta sejtben is. Ez igaz az egysejtű eukariótákra, valamint a növényi és állati sejtekre. A mikrofilamentumok (aktinszálak) az összes sejtben részt vesznek a citoszkeleton összeállításában, és a miozinnal együtt szabályozzák a protoplazmatikus áramokat.

Anatómia és felépítés

A miozinok több osztályra és alosztályra oszthatók. Jelenleg több mint 18 különböző osztály ismert, amelyek közül az I., II. És V. osztály a legjelentősebb. A miozin megtalálható izom rost konvencionális miozinnak nevezik és a II. osztályba tartozik. Az összes miozin szerkezete hasonló. Mindegyik a fej rész (miozinfej), a nyak rész és farokrész. Itt a vázizom miozinszálai körülbelül 200 miozin II-ből állnak molekulák, mindegyik molekulatömege 500 kDa. A fej része genetikailag nagyon konzervatív. A strukturális osztályokba történő besorolást elsősorban a farokrész genetikai változékonysága határozza meg. A fej rész kötődik az aktinmolekulához, míg az nyak rész zsanérként működik. Több miozin farokrésze molekulák csoportosulva szálakat (kötegeket) alkot. A miozin II molekula két nehéz láncból és négy könnyű láncból áll. A két nehéz lánc egy úgynevezett dimert képez. A két lánc közül a hosszabbnak alfa-hélix szerkezete van, és 1300-ból áll aminosavak. A rövidebb lánc 800-ból áll aminosavak és az úgynevezett motoros tartományt képviseli. A molekula fejrészét képezi, amely felelős a mozgásokért és a szállítási folyamatokért. A négy fénylánc össze van kötve a fejjel és nyak a nehéz láncok egy része. A fejtől távolabb eső láncokat szabályozó láncoknak, a fej közelében lévő láncokat esszenciális láncoknak nevezzük. Nagy az affinitásuk kalcium és így szabályozni tudja a nyakrész mozgékonyságát.

Funkció és szerepek

Az összes miozin legfontosabb funkciója a sejtorganellák szállítása és az eukarióta sejtekben a citoszkeletonon belüli elmozdulások végrehajtása. Ebben a folyamatban a hagyományos miozin II molekulák, az aktinnal és a tropomyosin és troponin, felelősek az izmok összehúzódásáért. Ebből a célból a miozint először a sacomere Z-lemezeibe integrálják a fehérje titin segítségével. Hat titinszál rögzíti a miozinszálat erre a célra. A sacomerben egy miozin-szál mintegy 100 keresztkötést képez az oldalakkal. A miozinmolekulák szerkezetétől és tartalmától függően mioglobin, az izomrostok több formáját lehet megkülönböztetni. A sacomeren belül az izomösszehúzódás a miozin mozgása révén megy végbe a kereszt híd ciklusában. Először is, a miozinfej szorosan kapcsolódik az aktinmolekulához. Ezután az ATP az ADP-re hasad, és a felszabaduló energia a miozin fejének feszültségéhez vezet. Ugyanakkor a fényláncok növelik a kalcium ionok. Ez a miozinfej konformációs változás eredményeként egy szomszédos aktinmolekulához kapcsolódik. A régi kötés felszabadulásával a feszültséget mechanikai energiává alakítja az úgynevezett erő ütés. A mozgás hasonló az evezőhöz ütés. Ennek során a miozin feje 90 fokról 40 és 50 fok közé dönt. Az eredmény egy izommozgás. Az izom összehúzódása során csak a sacomer hossza rövidül meg, míg az aktin és a miozin szálak hossza változatlan. Az izom ATP-ellátása csak körülbelül három másodpercig tart. Letöréssel szőlőcukor és zsír, az ATP ismét ADP-ből készül, így a kémiai energia továbbra is mechanikai energiává alakul.

Betegségek

A miozin mutációi által okozott szerkezeti változásai képesek vezet az izombetegségekhez. Az ilyen betegség egyik példája a családi hipertróf kardiomiopátia. Családi hipertrófiás kardiomiopátia egy örökletes betegség, amely autoszomális domináns módon öröklődik. A betegséget a bal kamra az szív tágulás nélkül. Viszonylag gyakori szív 0.2% -os prevalenciájú betegség az általános populációban. Ezt a betegséget olyan mutációk okozzák, amelyek vezet a betamyosin és az alphatropomyosin strukturális változásaihoz. Ez a sacomer felépítésében részt vevő fehérjék nem egy, hanem több pontú mutációját is magában foglalja. A mutációk nagy része a 14. kromoszómán található. Kóros szempontból a betegség az izmok megvastagodásával bal kamra. A szívizom vastagságának ez az aszimmetriája szív- és érrendszeri tüneteket eredményezhet, beleértve aritmiákat, nehézlégzést, szédülés, eszméletvesztés, és angina pectoris. Bár sok betegnek alig vagy egyáltalán nincs káros a szívműködése, progresszív szív bizonyos körülmények között kudarc alakulhat ki.