Міозин

Від | 03.03.2025

Міозин — це значно більший і складніший моторний білок, ніж взаємодіючий з ним актин. Міозин належить до суперсімейства АТФаз. Найвідоміший тип у м’язовому скороченні — це міозин II, хоча існує понад 20 класів міозину з різними функціями. Структура міозину II включає:

  1. Голівку (head domain) — кулясту ділянку, яка зв’язує АТФ і актин. Вона має ферментативну активність (АТФазну), що дозволяє гідролізувати АТФ до АДФ і неорганічного фосфату (Pi), звільняючи енергію для механічної роботи.
  2. Шийку (neck domain) — з’єднує голівку з хвостом і слугує важелем, що підсилює рух. Тут також зв’язуються легкі ланцюги (кальмодулін або подібні білки), які беруть участь у регуляції.
  3. Хвіст (tail domain) — довга спіральна ділянка, яка дозволяє міозину димеризуватися і формувати товсті філаменти в м’язах.

У скелетних м’язах молекули міозину II об’єднуються в товсті філаменти, де численні голівки спрямовані до актинових мікрофіламентів. Кожна голівка може “крокувати” по актину, використовуючи енергію АТФ.

Механізм взаємодії: Теорія ковзних ниток

Взаємодія актину і міозину лежить в основі м’язового скорочення і описується теорією ковзних ниток, запропонованою Х’ю Хакслі та Ендрю Хакслі в 1950-х роках. Ось як це працює на молекулярному рівні:

  1. Вихідний стан: У спокої тропоміозин блокує зв’язувальні сайти на актині, а міозин перебуває у стані з приєднаним АДФ і Pi.
  2. Активація кальцієм: При надходженні нервового імпульсу в саркоплазматичному ретикулумі вивільняється Ca²⁺, який зв’язується з тропоніном. Це зміщує тропоміозин, відкриваючи сайти для зв’язування міозину.
  3. Силовий цикл (cross-bridge cycle):
    • Міозинова голівка зв’язується з актином (утворюється “місток”).
    • Вивільнення Pi викликає конформаційну зміну голівки, що тягне актин відносно міозину (силовий хід, “power stroke”).
    • АТФ зв’язується з міозином, розриваючи зв’язок з актином.
    • Гідроліз АТФ “зводить” голівку в початкове положення, готове до нового циклу.
  4. Повторення: Цикл триває, доки є АТФ і кальцій, що призводить до скорочення саркомера.

Клінічний контекст

Порушення в системі актин-міозин можуть спричинити різні патології:

  • Міопатії: Мутації в генах актину (ACTA1) або міозину (MYH7) можуть призводити до вроджених міопатій, таких як немалінова міопатія.
  • Серцеві захворювання: Дисфункція міозину в кардіоміоцитах пов’язана з гіпертрофічною кардіоміопатією.
  • Нем’язові функції: Актин і міозин беруть участь у міграції лейкоцитів, і порушення їхньої роботи може впливати на імунну відповідь.

Висновок

Актин і міозин — це не просто структурні елементи, а висококоординована молекулярна машина, що забезпечує рух на всіх рівнях — від скорочення м’язів до внутрішньоклітинного транспорту. Їхня взаємодія є елегантним прикладом того, як біохімічна енергія перетворюється в механічну роботу, що має величезне значення як для фізіології, так і для медицини.