Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_2 (1123307), страница 118
Текст из файла (страница 118)
Таким образом, система Тп1 блокирует цикл сокращения на стадии 2 схемы, представленной на рис. 56.7. Именно это лежит в основе ингибированного состояния расслабленной поперечнополосатой мышцы. Мышечное сокращение опосредуется Са". В саркоплазме покоящейся мышцы концентрация кальция составляет 10 ' — 10 ' моль/л. Кальций попадает в саркоплазматнческий ретикулум в результате активного транспорта при участии Сасвязывающего белка, называемого кальсеквестрином.
Саркомер окружен возбудимой мембраной с поперечными каналами, подходящими к саркоплазматическому ретикулуму. При возбуждении мембраны саркомера, например, в случае взаимодействия ацетилхолиновых рецепторов с ацетилхолином, Са' быстро высвобождается из саркоплазматического ретикулума в саркоплазму, так что его концентрация в ней возрастает до 10 ' моль!л. Га"-связывающие сайты на ТпС в тонком филаменте быстро насыщаются Са". Комплекс ТпС4Са" реагирует с Тп! и ТпТ, влияя на их взаимодействие с тропомиозином. Последний в соответствии с этим либо просто отсоединяется, либо изменяет конформацию Г- актина таким образом, что появляется возможность взаимодействия А!)Р --Р,-миозиновой головки с Г- актином и начинается сократитсльный цикл.
Расслабление происходит, когда 1) содержание Саг' в саркоплазме падает ниже 10 ' моль/л вследствие его поглощения саркоплазматическим ретикулумом; 2) комплекс ТпС.4Са" утрачивает свой Саг+; 3) тропонин, реагируя с тропомиозином, ингибирует дальнейшее взаимодействие миозиновой головки с Г-актином и 4) миозиновые головки в присутствии АТР отделяются от Г-актина, вызывая расслабление.
Таким образом, Са" регулирует мьппечное сокращение при помощи аллостерического механизма, опосредованного в мышце ТпС, Тп1, ТпТ, тропомиознном и Г-актином. В сердечной мышце основным источником ионов Са'+ для возбуждения служит внеклеточная жидкость. Если Са' во внеклеточной жидкости отсутствует, сокращения сердечной мышцы прекращаются в течение одной минуты; скелетная мышца в таких условиях может сокращаться часами. Исчезновение АТР из саркоплазмы приводит к следующим последствиям: 1) Са"-насос саркоплазматического ретикулума перестает полдержи- вать низкую концентрацию Са" в саркоплазме; при этом стимулируется взаимодействие миозиновых головок с Г-актином; 2) не происходит зависимого от АТР отделения миозиновых головок от Г-актина, при этом наступает трупное окоченение. Мышечное сокращение не принадлежит к ряду феноменов «все или ничего», как может показаться читателю.
Оно представляет собой тонкое динамическое равновесие между процессами присоединения и отделения миозиновых головок от Г-актина. Система находится под сложным регуляторным влиянием со стороны нервной системы. Миозинопая регуляция сокращения Как отмечалось выше, во всех мышцах присутствуют актин, миозин и тропомиозин, но тропониноную систему содержат только поперечиополосатые мышцы позвоночных. Следовательно, механизмы регуляции сокращения в разных сократительных системах должны различаться. Молекулярные структуры гладких мышц весьма сходны с соответствующими структурами поперечнополосатых мышц, но расположение саркомеров в них не дает характерную для поперечнополосатых мышц картину исчерченности. Подобно скелетным мышцам, гладкие мышцы содержат молекулы аактиннна и тропомиозина„но не обладают тропониновой системой; кроме того, легкие цепи миозиновых молекул гладких мьшщ отличаются от аналогичных цепей поперечнополосатых мышц.
Тем не менее сокращение гладких мышц, как и сокращение поперечнополосатых, регулируется Са'+. Когда миозин гладких мышц связывается с Г- актином в отсутствие других мышечных белков, таких, как тропомиозин, образующийся комплекс лишен заметной АТРазной активности.
Это резко отличается от ситуации, характерной для взаимодействия с Г-актином миозина поперечнополосатых мышц, когда регистрируется высокая активность АТРазы. Миозин гладкой мускулатуры содержит легкую цепь (р-легкую цепь), предотвращающую связывание миозиновых головок с Г-актином. Для того чтобы эта легкая цепь не препятствовала активации миозиновой АТРазы при взаимодействии с Г- актином, она должна предварительно подвергнуться фосфорилированию. Фосфорилированне легкой Иегни р запускает процессы ассоциации — диссоциация в сократительном цикле гладкой мускулатуры. В саркоплазме гладких мышц присутствует киназа легких цепей миозина„зависимая от кальция.
Для активации этого фермента кальцием требуется связывание его субъединицы, имеющей молекулярную массу 105000, с кальмодулином.4Са' (рис. 56.8). Активированная кальмодулином.4Са'+ киназа легких цепей фосфорилирует легкую цепь р, которая при этом перестает ингибировать взаимодействие Слкралштлцтьцыг и гтпр1гктгрцлп летки злиозинкиназа (неактивная) 10 моль!л Са~ к,.; аР' 10 моль!л Са + АТР зин действие ом1 Н2Р04 Рис. 56.8. Кальциевая регуляция сокращения гладких мышц.
(Лдар1ед Ггопт Лс)еЫе1п К. Я., Е1зспЬегя К. Ксяц1абоп апд Ы- пенса оГ асйп туоз1п ЛТР 1птегасйоп. Лппи. Кот. В1ос1тепт., 1980, 49, 92!.) миозина с Г-актином. Таким образом, начинается со- (не легкую цепь р саму по себе). Фосфорилированная кратительный цикл (рис. 56.8). киназа легких цепей миозина обладает значительно Расслабление гладких мышц происходит, когда меньшим сродством к кальмодулин.Са" и потому 1) содержание ионов Саз" в саркоплазме падает ни- менее чувствительна к активации. Соответственно же 10 ' моль/л; 2) Са."' отсоедиияется от кальмоду- повышение уровня сАМР уменьшает сократитель- лина, который в свою очередь отделяется от киназы ную реакцию гладких мышц на увеличение содержа- легкой цепи миозииа, вызывая ее инактивацию; 3) ния Са" в саркоплазме.
Описанный молекулярный нового фосфорилирования легкой цепи р не происхо- механизм может объяснить расслабляющее действие дит, и протеинфосфатаза легкой цепи, которая по- на гладкие мышцы р-адренергической стимуляции. стоянко активна и не зависит от кальция, отщепляет Феиотиазииы, широко применяющиеся в качестве анот легкой цепи р ранее присоединившиеся к ней фо- типсихотических средств, связываются с кальмодусфаты; 4) дефосфорилированная легкая цепь р мио- лином и предотвращают его взаимодействие с кальзина ингибирует связывание миозиновых головок ций-зависимыми ферментами.
Фенотиазины вызыс Г-актицом и подавляет активность АТРазы; 5) вают также расслабление гладкой мускулатуры. миозиновые головки в присутствии АТР отделяются Поперечнополосазые мышцы моллюсков, таких, от Р-актина. а повторное их связывание произойти как морской гребешок. обладаютсистемой миозиноне может из-за присутствия в системе дефосфорили- вой регуляции сокращений. Миозин и Г-актин греберованной легкой цепи р. В результате описанных со- шка, подобно этим белкам в гладких мышцах, лишебытий происходит расслабление мышцы. ны АТРазной активности, что обусловлено ингиби- Втабл.56.1суммируютсяисравниваютсяданные торными свойствами «регуляторной» легкой цепи о регуляции актин --:миозинового взаимодействия миозина гребешка. Торможение актин-- (активации миозиновой АТРазы) в поперечнополо- миозинового взаимодействия у морского гребешка сатых и гладких мышцах.
снимается при прямом связывании Са" со специфи- Киназа легких цепей миозина не является ческим центром молекулы миозина. Этот регулятор- прямым объектом активации со стороны сАМР. Тем ный механизм не требует ковалентной модификации не менее обычная активируемая сАМР протеинкина- миозина и (или) добавления специфических белков, за (см. гл. 44) может фосфорилировать эгот фермент таких, как кальмодулин или ТпС. Х"лапа 56 Таблица 5б.1. Актин---миознновые взаимодействия в поперечиополосатых и гладких мышцах Попсрсчнополосатые мышцы Гладкие мышцы (н нсмышсчныс клетки) Белки мышечных фнламеитов Актин М иозии (гексамер) Тропомиозии Тропоиии (Тп1, ТпТ, ТпС) Есть Актин Миозин (гексамер) " Тропомиозии Спонтанное взаимодействие Г-актива с одним миозииом (спонтанная активация миозиновой АТРазы Г-активом) Иигибитор взаимодействия Г-актнна с миозипом (ингибитор Г-актин-зависимой активации АТРазы) Сокращение активируется Прямое действие Са~+ Действие связанного с белком Са'+ Нефосфорилироваипая р-легкая цепь миози- на Тропонииовая система (Тп1) Са'+ 4Са'+ связываются с ТпС ТпС.4Са'+ препятствует ингибирующему эффекту Тп! иа взаимодействие Г-актива с миозипом (деласт возможной активацию АТРазы Г-активом) Са'+ 4Са'~ связываются с квльмодулииом Кальмодулии.
4Саз+ активирует киназу легких цепей миозина, которая фосфорилирует р-легкую цепь миозина. Фосфорилированная р-легкая цепь перестает иигибировать взаимодействие Г-актива с миозииом (делает возможной активацию АТРазы Г-актином) и Легкие цспн мнознна в попсрсчнополосатых н гладких мышцах различаются. Фосфорилировнние мышечных белков Метаболизм мышц Фосфорилированне легкой цепи миозина гладких мышц снимает ее ннгибиторное влияние на взаимодействие актина с миозином и тем самым запускает сократительный цикл, Таким образом, для начала взаимодействия актина с миознном в гладких мышцах требуется фосфорилирование. Одна из пар легких цепей миозина скелетных мышц также может подвергаться фосфорилированию, которое, однако, не влияет на актнвнруемую активом миозиновую АТРазу (что характерно для мнозина гладких мьппц).
Предполагается, что фосфат на легких цепях миознна может образовывать хелат с Са'+ (связанным с комплексом тропомиозин-ТпС-актин), увеличивая тем самым скорость образования поперечных мостиков между мнозиновыми головками и актнном.
Некоторые новые данные свидетельствуют о том, что фосфорилнрование тяжелых цепей миозина служит необходимым условием для их сборки в толстые филаменты в скелетных мьппцах, гладких мышцах и немышечных клетках (см. ниже). Тп1 н пептндный компонент Саз+-насоса саркоплазматического ретикулума в сердечной мышце могут фосфорилироваться сАМР-завнсимой протеинкиназой.
Между фосфорилированием Тп1 н усилением сокращений сердечной мышцы, вызываемым катехоламннамн, имеется некоторая корреляция. Этот механизм может обусловливать инотропный эффект (повышение сократи мости) адренергическнх соединений на сердце. АТР, необходимый в качестве постоянного источника энергии для мышечного цикла сокращение — расслабление, может образовываться за счет гликолиза, окнслнтельного фосфорнлнрования. креатннфосфата или двух молекул А1)Р. Запасы АТР в скелетиой мышце прн сокращении быстро истощаются, и их хватает менее чем на секундное сокращение. В медленных скелетных мышцах, обладающих значительными резервами О, в миоглобине, основной источник регенерации АТР— окислительипе фпсфорилирование.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
