Miozin

Miozin spada med motorične beljakovine in je med drugim odgovoren za procese, ki sodelujejo pri krčenju mišic. Obstajajo različne vrste miozinov, ki vsi sodelujejo v transportnih procesih celičnih organelov ali v premikih znotraj citoskeleta. Strukturna odstopanja v molekularni strukturi miozina so lahko v določenih okoliščinah vzrok mišičnih bolezni.

Kaj je miozin?

Miozin je poleg dyneina in kinezina eden izmed motornih beljakovin, ki so odgovorni za procese gibanja celic in transportne procese znotraj celice. Za razliko od ostalih dveh motoričnih beljakovin miozin deluje samo z aktinom. Aktin pa je del citoskeleta evkariontske celice. Zato je odgovoren za strukturo in stabilnost celice.

Poleg tega aktin z miozinom in dvema drugim strukturnim beljakovinam tvorita dejansko kontraktilno strukturno enoto mišice. Dve tretjini kontraktilnih beljakovin v mišicah predstavljajo miozine, tretjina pa aktin. Vendar pa miozini niso prisotni samo v mišičnih celicah, ampak tudi v vseh drugih evkariontskih celicah. To velja za enocelične evkariote, pa tudi za rastlinske in živalske celice. Mikrofilamenti (aktinski filamenti) so vključeni v strukturo citoskeleta v vseh celicah in skupaj z miozinom nadzirajo protoplazmatske tokove.

Anatomija in struktura

Miozine lahko razdelimo v različne razrede in podrazrede. Trenutno je znanih več kot 18 različnih razredov, pri čemer so najpomembnejši razredi I, II in V. Miozin, ki ga najdemo v mišičnih vlaknih, se imenuje običajni miozin in spada v razred II.Sestava vseh miozinov je podobna. Vse sestavljajo del glave (miozinska glava), vratni del in del repa.

Miozinski nitki skeletne mišice sestavljajo približno 200 molekul miozina II, vsaka z molekulsko maso 500 kDa. Glava je genetsko zelo konzervativna. Delitev na strukturne razrede v glavnem določa genetska spremenljivost repnega dela. Glavni del se veže na molekulo aktina, vratni del pa deluje kot šarnir. Repni deli več molekul miozina se kopičijo in tvorijo nitke (snopi). Molekula miozina II je sestavljena iz dveh težkih in štirih lahkih verig.

Dve težki verigi tvorita tako imenovani dimer. Daljša od obeh verig ima alfa-vijačno strukturo in je sestavljena iz 1300 aminokislin. Krajša veriga je sestavljena iz 800 aminokislin in predstavlja tako imenovano motorično domeno, ki tvori glavni del molekule, ki je odgovoren za gibe in transportne procese. Štiri lahke verige so povezane z glavo in vratom težkih verig. Lahke verige, ki so bolj oddaljene od glave, se imenujejo regulativne, lahke verige blizu glave pa kot nujne verige. So zelo naklonjeni kalciju in tako lahko nadzorujejo gibljivost vratnega dela.

Funkcija in naloge

Najpomembnejša funkcija vseh miozinov je prenašanje celičnih organelov v evkariontskih celicah in izvajanje premikov znotraj citoskeleta. Običajne molekule miozina II so skupaj z aktinom ter proteini tropomiozin in troponin odgovorne za krčenje mišic. Da bi to naredili, se miozin najprej integrira v Z-diske sacomerja z uporabo proteina titin. Šest titinskih filamentov fiksira miozinsko nitko.

V sacomerju nastane miozinska nitka okoli 100 navzkrižnih povezav na straneh. Glede na strukturo molekul miozina in vsebnost mioglobina lahko ločimo več oblik mišičnih vlaken. Krčenje mišic poteka znotraj sacomerja zaradi gibanja miozina v krogu križnega mostu. Najprej je glava miozina trdno pritrjena na molekulo aktina. Nato se ATP razdeli na ADP, pri čemer sproščena energija vodi v napetost miozinske glave. Hkrati lahke verige zagotavljajo povečanje kalcijevih ionov. To povzroči, da se glava miozina zaradi konformacijske spremembe priklopi na sosednjo molekulo aktina.

S sprostitvijo stare povezave se napetost pretvori v mehansko energijo s tako imenovanim udarcem sile. Gibanje je podobno udarcu vesla. Glava miozina se nagiba od 90 stopinj do 40 do 50 stopinj. Rezultat je gibanje mišic. Med krčenjem mišic se skrajša le dolžina sacomerja, medtem ko dolžine aktinskih in miozinskih filamentov ostanejo enake. Zaloga ATP v mišici zadostuje le približno tri sekunde. Z razgradnjo glukoze in maščob se ADP pretvori nazaj v ATP, tako da se kemična energija še vedno lahko pretvori v mehansko energijo.

Bolezni

Strukturne spremembe miozina, ki jih povzročajo mutacije, lahko privedejo do mišičnih bolezni. Primer take bolezni je družinska hipertrofična kardiomiopatija. Družinska hipertrofična kardiomiopatija je dedna bolezen, ki se podeduje kot avtosomno prevladujoča lastnost. Za bolezen je značilno zadebelitev levega prekata brez dilatacije.

Z razširjenostjo 0,2 odstotka v splošni populaciji gre za razmeroma pogosto srčno bolezen. To bolezen povzročajo mutacije, ki vodijo do strukturnih sprememb betamyosina in alfhatropomyosina. To ni ena, ampak več točkovne mutacije proteinov, ki sodelujejo v strukturi sacomerja. Večina mutacij se nahaja na kromosomu 14. Patološko se bolezen manifestira kot zadebelitev mišic v levem preddvoru.

Ta asimetrija v debelini miokarda lahko privede do srčno-žilnih pritožb s srčnimi aritmijami, zasoplost, omotico, izgubo zavesti in angino pektoris. Čeprav ima veliko bolnikov slabo ali nikakršno okvaro srčnega delovanja, se lahko razvije progresivno srčno popuščanje.