Jaké události se účastní svalové kontrakce na buněčné a molekulární úrovni?

Buněčné a molekulární události svalové kontrakce

Svalová kontrakce je komplexní proces, který zahrnuje interakci více proteinů ve svalových buňkách. Primárními proteiny zapojenými do svalové kontrakce jsou aktin a myosin, které jsou uspořádány do opakujících se jednotek nazývaných sarkomery. Proces svalové kontrakce lze shrnout do následujících buněčných a molekulárních událostí:

1. Spojka excitace-kontrakce :Proces svalové kontrakce je zahájen elektrickým signálem zvaným akční potenciál. Když akční potenciál dosáhne svalové buňky, spustí uvolňování iontů vápníku ze sarkoplazmatického retikula, vnitřního úložiště vápníku v buňce.

2. Vazba vápníku na troponin :Zvýšení koncentrace vápníku ve svalové buňce způsobí, že se ionty vápníku navážou na protein zvaný troponin, který se nachází na tenkém vláknu (aktin). Tato vazba indukuje konformační změnu v troponinu, která odhaluje vazebné místo na molekule aktinu.

3. Vazba myosinové hlavy na aktin :Konformační změna v troponinu umožňuje myosinové hlavě, globulární oblasti molekuly myosinu, vázat se na exponované vazebné místo na aktinovém vláknu. Tato interakce tvoří můstek mezi tenkými a tlustými vlákny.

4. Silový zdvih :Jakmile se myosinová hlavice naváže na aktin, podstoupí konformační změnu, která táhne tenké vlákno směrem ke středu sarkomery. Tento pohyb je známý jako silový zdvih a vytváří sílu potřebnou pro svalovou kontrakci.

5. Uvolnění ADP a vazba Pi :Po silovém zdvihu se z myosinové hlavy uvolní ADP a anorganický fosfát (Pi), které jsou produkty hydrolýzy ATP. Tento krok připraví myosinovou hlavu na další cyklus kontrakce.

6. Vazba ATP na myosin :ATP se váže na myosinovou hlavu, což způsobuje její oddělení od aktinového vlákna. Toto oddělení resetuje myosinovou hlavu pro další kolo vázání a silového zdvihu.

7. Relaxace :Po ukončení akčního potenciálu jsou vápníkové ionty aktivně transportovány zpět do sarkoplazmatického retikula vápníkovými pumpami, čímž se snižuje koncentrace vápníku ve svalové buňce. Snížení hladiny vápníku způsobí, že se troponin vrátí do své původní konformace a zablokuje vazebné místo na aktinu. Bez navázaného myosinu se tenká vlákna sklouznou zpět do své původní polohy a uvolní sval.

Sekvence těchto buněčných a molekulárních událostí se rychle opakuje během svalové kontrakce, což umožňuje svalům generovat sílu a pohyb.