Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 82
Текст из файла (страница 82)
6) Расщепление трвпсииом и папа- ином приводит к раэделеиию «головни» (31-фрагмеита) и «хвоста» молекулы. в) Ленточная модель 51-фрагмента миоэииа. Тяжелая цепь изображена серым цветом, две легкие цепи — разными оттенками синего (коордииаты модели предоставлеиы Эйвеиом Рэйиеитом). -325 нн Мноанн 36 нм Моноыерныс звенья Г-а«тина Е-актив 1253) Часть!. 5. Функции белков легким л1еромиозином (рнс.
5-27, б). Содержащий глобулярпую часть субфрагмент 81, или просто «головка» миозипа, отделяется от тяжелого меромиозина при обработке папаином. «Головка» Ркс. 5-28. Основные элементы мышцы. а) Молекулы мкозкна агрегкруют с обраэованкеи биполярных структур, называемых толе»ими нитями. б) Е-актив представляет собой нить мономерных звеньев 6-актива; две нити Р-актива наакваются друг на друга образуя правозакрученную спираль. в) Пространственная модель нити актина (изображена с помощью разных оттенков красного цвета), одно кз мономерных звеньев которой связано с «головкой» икозкна (скнкй и серый цвет) (координаты предоставлены Эйвеном Рэйиентон).
миозипа представляет собой моторный участок, с помощью которого осуществляется сокращение мышц. Фрагмент 81 можно кристаллизовать, его структура определена Эйвеном Рзймсптом н Хейзел Холден (рис. 5-27, в). В клетках мьппц молекулы миозпна агрсгируют, образуя толстые нити, нли филаменты (рис. 5-28, а). Эти палочковидпые егрукгурн служат стержнем сократительной единицы. В толстых нитях сотни молекул мпозппа организованы таким образом, что нх «хвосты» образуют длинную биполярнук) структуру. Глобулярные домены выступают с каждой стороны нити в регулярном порядке.
Вторым важным белком мыли ц является актин, которым богаты практически все зукариотическис клетки. В мышцах молекулы мономсрного актива — С-актнпа (гзюбулярный актин; М„= 42 000) связаны в длинные полимерные цепи Р-актива (фибриллярпый актпн). Тонкие нити (филамеиты) (рис. 5-28, б) образованы Р-актином при участии белков тропонина и тропомпозипа, Формирование тонких нитей происходит по мере последовательного присоединения мономерпнх молекул актина к одному концу.
Кроме топь каждая молекула актина связывает молекулу ЛТР н гндролизуст ее до АГ!Р, так что каждый моноиер актипа н составе нити находится в комплексе с А()Р. Таким образом, ггщролиз ЛТР под действием актина происходит только прп сборке ннтек; АТР пе передаст энергию псп<юредственно в момент сокращения мышцы.
Каждый мономер актина в составе тонкой нити может специфически и прочно связываться с одной пзлонкой молекулы миг»зина (рис. 5-28, в). Упорядоченные структуры тонких и толстых нитей образуются при участии других белков Скелетные лгышцы состоят из параллельных пучков мышечных волокон. Каждое волокно прелставляет собой одну очень большую многокдерную клетку с диаметром от 20 до 100 мкм.
Этк клетки образуются н результате слияния многих клеток и часто распространяются па длину всей мышцы. Волокно состоит примерно из ! 000 миофибрилл диаметром 2 мкм, каждая из которых содержит огромное количество регулярным образок упакованных топких и толстых нитей в комплексе 5.3 Энергозависимые взаимодействия белков: акгин, миозин и молекулярные моторы [259] Я мняряр колер 1ряк якл»р .р Мышечное волокно Саркоплазматический ретикулум рр :жяц '::уе;:.;;-.;;::,)ш;=:,:~;,;-: ф:; дф)„"~ф!;":.~Ф 1.;;.;;-';;,.~::,~;::,.:' ф ":40.-'Г'лРРР':~:-.''З ".":Фр -"-'' ' Х-диск М-ляямя 6 à — Полоса! — 1~ — -Полоса А — 1 ! 1,8 мкм Х-диск М-линия Х-диск мйм Рис.
9-29. Структура скелетных мышц. а) Мышечное волокно состоит из одной вытянутой многоядерной клетки, образующейся в результате слияния многих клеток-предшественников. Внутри волокна множество миофибрилд (на данном рисунке длл простоты их изображено только шесть) окружены мембраной саркоплазматкческого ретккулума. Под электронным микроскопом видны полосы, образованные тонкими и толстыми нитями миофибрилл. При сокращении мышцы полоса 1 сужается, к соседние Х-дискк сближаются друг с другом; б) расслабленная мышца; в) мышца в сокращенном состоянии. с другиыи белками (рис. 5-29). Каждую миофибряллу окружает система плоских мембранных изикул — саркоплазматический ретикулум.
Под мектронным микроскопом в мышечном волоюге гюжно различить чередующиеся области высокой а низкой электронной плотности, называемые полками А и 1 (рнс. 5-29, б, в). Эти полосы вознипжт в результате специфической укладки тонких к тазстых нитей, при которой они частично перекрываются.
Полоса ! представляет собой область п)чка, который в поперечном сечении состоит ппько из тонких нитей. Более темная полоса А астветствует участку сосредоточения толстых катей, а также включает в себя места перекрыважш параллельно идущих тонких и толстых нитей. Паласа! в середине разделена Е-диском — тонкой ггруктурой, расположенной перпендикулярно к еси тонкой нити и служащей в качестве якоря, к которому прикрепляются тонкие нити.
Полоса А в свою очередь также разделена посредине линией М, или М-диском, — областью высокой электронной плотности в центре толстых нитей. Целиком вся сократительная единица, состоящая нз пучков толстых нитей, перемежающихся на обоих концах с пучками тонких ни~ей, называется саркомером.
Перемежающееся расположение пучков позволяет тонким и толстым нитям скользить друг относительно друга (лгеханизм см. ниже), в результате чего происходит постепенное сокращение каждого саркомера (рис. 5-30). Тонкие нити актина одним концом прикреплены к Х-диску. В образовании этого контакта участвуют также белки а-актинии, десмин и виментин. Тонкие нити, кроме того, содержат гигантский белок небулнн (состоит примерно из 7000 аминокислотных остатков), который, как [260) Часть1. б. Функции белков Тонкая Толстая НИТЬ НИТЬ .'.,; В расслаб лепном Лолоса 1 Волоса 1 Лоло«а Л х-,*ю ': .~жл!- Нтнн-;:о!5«тнжотжтш «Бж1«ч!тот»-'яо,*' ч:".;ч!..' ч .ю В сокращенном а Рис. б-ЗО. Сокращение мышцы.
Толстые филаменты (нити) представляют собой биполярные структуры, образованные в результате ассоциации большого числа молекул миозина. а) Мышечное сокращение происходит в результате скольжения тонких и толстых нитей друг относительно друга, так что Е-диски соседних полос 1 сближаются. б) Тонкие и толстые нити перемежаются, так что каждая толстая нить окружена шестью тонкими. Толстые нити миозина скользят по тонким нитям актина полагают, организован в виде а-спирали, перекрывающей длину всей нити.
Аналогичным образом М-линия организует толстые филаменты. В этом участвуют такис белки, как парамиозин, С-белок и М-белок. Еще олин класс белков — титины — наиболее крупные из известных на сегодняшний день белков, состоящих из единственной полипептидной цепи (титин сердечной мышцы человека состоит из 26926 аминокислотных остатков). Титин связывает толстые филаменты с Х-диском, обеспечивая дополнительный уровень организации всей структуры.
Считается, что небулин и титин служат своего рода «молекулярной линейкой», регулирующей длину и толщину соответственно тонких и толстых филаментов. Титин простирается от Х-диска до М-линии, регулируя длину самого саркомера и предотвращая перерастяжение мьппцы. Длина саркомера в разных тканях различается, что, в частности, связано с наличием в организме позвоночных нескольких вариантов титина.
Взаимодействие между актипом и миозипом, как и всех белков с лигапдами, основано на действии слабых сил. Если с миозином не связана молекула АТР, то головка миозина связывается с акт!шок (рис. 5-31). Если миозин связывает молекулу ЛТР и гидролизует ее до А()Р и фосфата, происходит циклическая серия конформационных изменений, при которых миозин высвобождает одну субъсдиницу Г-актина и связывает следующую за ней. Этот цикл состоит из четырех основных стадий (рис. 5-31).
На стадии 1 молекула АТР связывается с миозином, актомиозиновый комплекс распадается, и актин высвобождается. На стадия 2 молекула АТР гидролизуется, вызывая коиформационные изменения в белке и его переход в состояние с более высоким уровнем энергии, в результате чего «головка» мнозина поворачивается и меняет свою ориентацию относительно нити актина.
Затем между «головкой» миозина и следую- 5.3 Энергозависимые взаимодействия белков: витин, миозин и молекулярные ноторы 12б11 Нить акгнна Голонка миг~ ггппг Толстая -,Фг'„- .: ":;:-'' ": .'- миозина Ать Лтр связывается с головкой миознпа, приводя к диссоциации мишина из комплекса с актином. Шгяэанный в комплексе с миозипом о АТР гилролиэуется. при этом проис- 2 ходят конформационные изменения. Астр и Р; остакпгя связанными с гтиюнкой мигжина. о Головка миозипа прикрепляется 3 р. зз1 к пити актива, высвобождая РЬ Высвобождение Р; приводитк конформационным изменениям в о пжовке мишина, в ршультате чеш 4 ЛПР е нити миозина и ангина смежаются относительно друг друнь При агом высвобождается молекула АОР. .б Рис. 5-31.
Молекулярный механизм мышечного сокращения. Конформационные изменения в «головке» миозюга сопряженные с циклом гидролиза АТР, приводят к лнссоциации миозина из комплекса с одной субъединицей ангина и его связыванию с другой, расположенной йтлыле вдоль тонной нити. Тан происходит скольжение толстых нитей вдоль тонких (см. Рис. 5-30). щнм мономерным звеном актина, расположенным ближе к Х-диску, возникает слабая связь. На стадии 3 от миозина отсоединяется фосфат, образовавшийся в процессе гидролиза АТР что сопряжено с очередным конформационным изменением в молекуле миознна, приводящим к более прочному взаимодействию в актомиозиновом комнлексс. Далее на стадии 4 «головка» миозина приходит в исходпос состояние, так что в результате «хвост» миозина смещается относительно нити актина в сторону Х-диска. В аавершепис цикла молекула А(ЭР высвобождается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
