BIAŁKA UCZESTNICZĄCE W
SKURCZU MIĘŚNI

Tomasz Mulewski

DO BIAŁEK BIORĄCYCH UDZIAŁ W
SKURCZU MIĘŚNI NALEŻĄ:

Miozyna
Aktyna
Tropomiozyna
Troponina

Dystrofina
α-aktynina
Tytyna
Nebulina

Desmina
Kalcyneuryna
Kalponina

MIOZYNA



Miozyna to białko o masie 480kDa. Składa się z
dwóch łańcuchów ciężkich i dwóch par łańcuchów
lekkich. N-końcowe części ciężkich łańcuchów
zwinięte są w globularne „główki”, a u ich
podstawy zlokalizowane są po dwa lekkie
łańcuchy. Lekkie łańcuchy różnią się między sobą,
jeden z nich jest nazywamy łańcuchem
podstawowym, a drugi regulatorowym. Ciężkie
łańcuchy owijają się wokół siebie, tworząc długą
superhelisę. Dzięki pałeczkom cząsteczki miozyny
mogą agregować, tworząc grube filamenty.



To właśnie za pomocą główek następuje
wiązanie i hydroliza ATP, oraz wiązanie głównego
białka cienkich filamentów - aktyny.



W Globularnej głowie miozyny znajdują się
dwa miejsca aktywne: jedno słuzy do
enzymatycznego rozpadu ATP i w pobliżu
niego drugie którym cząsteczka miozyny
zaczepia się o aktynę. Te dwa miejsca
aktywne nie są identyczne.



Tworzy filament gruby



Stanowi 55% bialek mięśnia



Enzym ATP-aza

ATP  ADP + energia

Reakcja katalizowana jest przez miozynę

MECHANIZM GENERACJI
SIŁY W KOMÓRCE
MIĘŚNIOWEJ



Cykliczne zmiany konformacji

mostków równocześnie z etapami hydrolizy

ATP



1-wiązanie ATP przez miozynę- odłączenie
główek od filamentu aktynowego



2-hydroliza nukleotydu-zmiana kąta
nachylenia główki wobec długiej osi
filamentu



3-przyłączenie główek do aktyny- uwolnienie
ortofosforanu i ADP



4-powrót główek połączonych z aktyną do
poprzedniego stanu-zmiana kąta nachylenia
główek-przesunięcie filamentu aktynowego
przez główkę miozyny



Łańcuch ciężki pod wpływem enzymów
proteolitycznych dzieli się na dwie
podjednostki:



Meromiozynę lekką (wydłużona cz. Cząsteczki)



Meromiozynę ciężką (złożona z głowy oraz nitkowatej
podjednostki, której podłożem jest aktyna)



-Podjednostka S1



-Podjednostka S2

AKTYNA



Aktyna – jest to białko kurczliwe mięśni,
wchodzące w skład filamentów cienkich,
stanowiące 25% masy białek mięśnia.
Występuje w dwóch formach - globularnej
(zbliżonej do kulistego) jako aktyna G i
fibrylarnej (włókienkowej) jako aktyna F.



Cienki filament zawiera 1 cząsteczkę
tropomiozyny i 1 troponiny na każde 7
monomerów aktyny



Aktyna G jest ATPazą

enzym i składa się z dwóch części, między

którymi znajduje się szczelina wiążąca ATP (lub
ADP). ATP jest źródłem energii a reagując z
aktyną i miozyną powoduje skurcz mięśni Jest
monomeryczna i sferyczna zbudowana z
pojedynczego łańcucha polipeptydowego. Znane
są cztery odmiany aktyny G o stopniowo
zmniejszającym się ładunku ujemnym cząsteczki
α (w mięśniach szkieletowych i sercu) β i ζ
(mięśnie gładkie i komórki nie mięśniowe) i δ u
Acanthamoeba castellanii. Aktyna F tworzy nici o
średnicy 6-7 nm i jest głównym składnikiem
filamentów cienkich.

TROPOMIOZYNA



Tropomiozyna występuje we wszystkich
rodzajach mięśni jak również towarzyszy
aktynie w komórkach niemięśniowych.
Cząsteczka Tropomiozyny zbudowana jest
z dwóch łańcuchów polipeptydowych (284
aminokwasów) o strukturze alfa-helisy
skręconych w superhelisę. W mięśniach
poprzecznie prążkowanych występują dwie
izoformy alfa i beta, które tworzą homo(np.
alfa-alfa) i heterodimery. Proporcje izoform
zależą od rodzaju mięśnia .



Zawiera 7 grup Ala powodujących lokalne
zaburzenia symetrii klasycznej superhelisy i
jej nieznaczne odkształcenie – 7
potencjalnych miejsc wiązania aktyny. Udział
każdego z tych miejsc nie jest równocenny.



Cząsteczki Tm tworzą liniowe polimery dzięki
wiązaniom pomiędzy końcami N i C.

TROPONINA



Troponina jest kompleksem trzech
białek z których każde pełni specyficzną
rolę w regulacji skurczu mięśnia .
Troponina I hamuje ATPazę
aktomiozynową, troponina C wiąże jony
wapnia Ca

2+

, natomiast troponina T

łączy wszystkie składniki z
Tropomiozyną.

TROPONINA I



Cząsteczka zawiera 181 aminokwasów i
wiąże się bezpośrednio z aktyną.



W nieobecności innych składników
regulujących cząsteczka TnI związana z
aktyną hamuje aktywność ATP-azy
aktomiozynowej (in vitro).



TnI posiada 2 miejsca wiązania TnC.



Oprócz TnC i aktyny , TnI wiąże TnT.



Podstawowa rola TnI – utrzymywanie Tm na
powierzchni filamentu aktyny w tzw. „pozycji
blokującej” wiązanie główek miozyny w
nieobecności jonów Ca

2+

.

TROPONINA T



Największa podjednostka troponiny.



Podstawową funkcją jest wiązanie Tm
fragmentem N-końcowym TnT.



Innym fragmentem wiąże się z TnI.



TnT degraduje pod wpływem enzymów
tworząc 2 fragmenty: T1 i T2.



T2 tworzy trwały kompleks z TnI i TnC.

TROPONINA C



Odgrywa kluczową rolę w skurczu.



Posiada zdolność specyficznego wiązania
jonów wapnia.



W TnC występuje charakterystyczny motyw
helisa-pętla-helisa (EF-hand) – 2 motywy EF-
hand tworzą domenę strukturalną.



TnC zawiera 2 domeny:



C-końcowa – rola strukturalna



N-końcowa – odpowiada za regulację skurczu



Dystrofina - białko strukturalne komórki
mięśniowej łączące cytoszkielet (przez wiązanie się
z aktyną) z kompleksem glikoproteinowym
znajdującym się w błonie komórkowej (sarkolemie).
Obecność dystrofiny nie pozwala na rozpad tego
kompleksu, który stabilizuje błonę komórkową i
wpływa na jej przepuszczalność. Dystrofina składa
się z 3684 aminokwasów i ma masę 427 kDa.



Dystrofina kodowana jest przez położony na
chromosomie X największy ludzki gen ( 1,5%
długości chromosomu X, 0,1% ludzkiego genomu).
Składa się z 79 egzonów. Mutacje w tym genie
powodują dystrofię mięśniową Duchenne'a i
dystrofię mięśniową Beckera



α-aktynina- białko łączące kalcyneuryne z liniami Z



Tytyna -Konektyna (titina). Karboksylowy koniec jaj
łańcucha zakotwiczony jest w prążku M sarkomeru, a
koniec aminowy w prążku Z. Część łańcucha
przebiegająca w prążku A posiada okresowo
powtarzające się domeny wiążące się z meromiozyną.
Ta część łańcucha konektyny jest integralną częścią
grubej nitki miozyny stanowiąc dla niej matryce.
Część łańcucha przebiegająca przez prążek I leży
równolegle do nitek aktyny. W prążku I cząsteczki
tytyny przybierają kształt sprężyny i służa do
centrowania filamentów miozynowych w sarkomerze
oraz nadają mu sprężystość. Zostaje ściśnięta w
czasie skurczu i roprężona w czasie rozkurczu.



Nebulina- białko mięśniowe, ciągnące się od
linii Z, wzdłuż nitek aktyny, których
najprawdopodobniej określa długość. W
większej części jest ona zbudowana z
jednostek o 35 aminokwasach, które tworzą
domeny wiążące aktynę. Jest białkiem
fibrylarnym o długości równej dł. cienkiej
nitki sarkomeru, w którą jest wbudowana,
stanowiąc jej integralną część.



Utrzymuje ułożenie filamentów cienkich w
sarkomerze.



Desmina- położona wzdłuż nitek aktyny,
połączona jest z błoną plazmatyczną. Białko to
tworzy filamenty pośrednie typu III które łączą
ze sobą prążki Z sąsiednich miofibryli.



Kalcyneuryna- Jest to fosfataza regulowana
przez kalmodulinę. Odgrywa rolę w regulacji
liczby szybko i wolno kurczących się włókienek
mięśniowych. Białko tworzy heterodimery,
zbudowane z podjednostki katalitycznej
(kalcyneuryna A) i regulatorowej

(kalcyneuryna B). Podjednostka B
zawiera 4 miejsca wiążące jony
wapnia.

KALPONINA



Wykazuje właściwości podobne do kaldesmonu – wiąże aktynę,
tropomiozynę, kalmodulinę i miozynę.



Wykazuje zdolność oddziaływań z desminą, białkiem mięśniowych
filamentów pośrednich, obecnym w domenie cytoszkieletowej.
Wiązaniu takiemu towarzyszy tworzenie wiązek filamentów
desminowych.



Odziałuje również z mikrotubulami.



Brak ekspresji kalponiny powoduje znaczne obniżenie odporności
mechanicznej tkanek zawierających mięsnie gładkie, w tym
osłabia integralność ścian naczyń krwionośnych.



Zmiany stężenia jonów wapnia wpływają na zdolność kalponiny do
tworzenia wiązek filamentów aktynowych – przy wyższych
stężeniach zdolność ta jest znacznie osłabiona.

BIBLIOGRAFIA



Biochemia, Jeremy M. Berg, John L.
Tymoczko, Lubert Stryer, wydawnictwo
naukowe PWN Warszawa 2005



Biochemia Harpera, Franciszek Kokot,
Aleksander Koj, Andrzej Kozik, Tadeusz
Wilczok, Wydawnictwo lekarski PZWL
warszawa 2008



Fizjologia człowieka t.I, Stanisław Konturek,
Tomasz Brzozowski, Kraków 2003



Histologia , Wojciech Sawicki, Wydawnictwo
Lekarski PZWL, Warszawa 2003



Źródła internetowe