Jak interagují proteiny aktin a myosin, aby se sval stáhl?
1. Struktura aktinu a myosinu:
Aktinová vlákna jsou tenké, vláknité proteinové struktury přítomné ve velkém množství ve svalových buňkách. Molekuly myosinu jsou na druhé straně tlusté, protáhlé proteiny s kulovitými hlavami. Každá molekula myosinu má dvě hlavy, které se mohou vázat na aktinová vlákna.
2. Tvorba křížových mostů:
Během svalové kontrakce se myosinové hlavy rozšiřují a vážou se na specifická místa na aktinových vláknech, čímž vytvářejí příčné můstky. Tyto příčné můstky jsou nezbytné pro generování síly potřebné pro svalovou kontrakci.
3. Hydrolýza ATP:
Myosinové hlavy obsahují vazebná místa pro adenosintrifosfát (ATP), energetickou měnu buněk. Když se ATP váže na myosin, podléhá hydrolýze a rozkládá se na adenosindifosfát (ADP) a anorganický fosfát (Pi). Tato hydrolytická reakce uvolňuje energii, která řídí konformační změny v myosinové hlavě.
4. Výkonový zdvih:
Energie uvolněná hydrolýzou ATP způsobí konformační změnu v myosinové hlavě, známou jako power stroke. Tento silový zdvih táhne aktinová vlákna směrem ke středu sarkomery, základní jednotky svalové kontrakce. Výsledkem je, že tenká aktinová vlákna kloužou kolem silných myosinových vláken, což způsobuje, že se svalové vlákno zkracuje a vytváří sílu.
5. Regulace vápníku:
Interakce mezi aktinem a myosinem je regulována ionty vápníku (Ca2+). Když svalové vlákno přijme signál z nervového systému, spustí uvolňování Ca2+ ze sarkoplazmatického retikula, vnitřní zásoby vápníku v buňce. Ca2+ se váže na protein zvaný troponin, který je spojen s aktinovými vlákny.
6. Tropomyosin a troponin:
V nepřítomnosti Ca2+ blokuje další protein zvaný tropomyosin vazebná místa na aktinových vláknech, čímž zabraňuje tvorbě příčných můstků. Když se však Ca2+ naváže na troponin, způsobí to konformační změnu, která přesune tropomyosin pryč od vazebných míst, což umožní myosinovým hlavám navázat se na aktin a zahájit kontrakci.
Koordinovaná souhra aktinu a myosinu, regulovaná ATP a ionty vápníku, umožňuje svalovým vláknům kontrakce a relaxaci, což má za následek pohyb a různé fyziologické funkce v těle.
