Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 325
Текст из файла (страница 325)
Затем сигнал передается через небольшое пространство в саркогслазматическии ретикулум — прилегающую сеть модифицированного эидоплазматического ретикулума, окружающего миофибриллу как сетчатый чулок (рис. !6.77, а и б). Когда входящий потенциал действия активирует Са2'-каиалы мембраны Т-трубочек, вход Са~' инициирует открывание Са2'-каиалов саркоплазматического ретикулума и высвобождение Саз' (рис.
16.77, в). Приток Саз' в цитозоль запускает сокращение миофибрилл. Поскольку сигнал от плазматической мембраны мышечной клетки передается в течение миллисекунд (по Т-трубочкам и саркоплазматическому ретикулуму) во все саркомеры клетки, все миофибриллы сокращаются одиовремеиио. Увеличение концентрации Са2' происходит только времеино, поскольку Саз' быстро закачивается обратно в саркоплазматический ретикулум расположенными в его мембране многочисленными АТР-зависимыми Саз"-иасосами (также иазываемыми Саз'-АТРазами) (см. Рис.
11.13). Обычно концентрация цитоплазматического Са1' восстанавливается до уровня покоя через 30 мс, позволяя миофибриллам расслабиться. Таким образом, мышечное сокращение зависит от двух процессов, затрачивающих огромное количество АТР: скольжения филамеитов, зависящего от АТРазы моторного домена миозииа, и накачки Сат', зависящей от Саз'-пасоса. Зависимость сокрашения скелетных мышц позвоночных от Са2' и, следовательно, зависимость от двигательных команд, передаваемых нервом, обеспечивается исключительно связанными с актииовыми тонкими филамеитами специализированными дополиительиыми белками. Один из таких белков — мышечная форма тропомиозина, удлиненной молекулы, связывающейся вдоль бороздки актииовой 1б.4.
Цитосиелет и Функционирование клетки,,1579 плазматическая миофибрилла мембРана ге -каналы поперечные трубочки, раэованные пячиваниямй мбраны саркоплазмати- чесхий ретикулум мат)бр н» теруемеи Сем-каналы е е мембрана т-труба мк енцт Йоге мамаева сатесплаамат ретнкулума :азиемюеаягюяргаглз канал амсасбмксанке са" в) Рис. 1б.ту. Т-трубочки и саркоплазматический ретикулум. а) Две мембранные системы, передающие сигнал к сокращению от плазматической мембраны мышечной клетки во все миофибриллы клетки. б) Электронная микрофотография двух Т-трубочек Обратите внимание на расположение крупных Са"-каналов в мембране саркоплазмзтического ретикулума; они выглядят, как квадратные «ноги», соединяющие мембраны соседних Т-трубочек.
е) Предположительная схема открывания Са"-каналов мембраны саркоплазматического ретикулума в результате активации потенциал-зависимого Са"-канала, )б, с любезного разрешения Оага Ггапнпьдггпзтгопй.) спирали, другой — тропонин, комплекс трех полипептидов .- тропопинов Т ((горошуоз)п Ьгпбйпйт — связывающий тропомиозин), 1 ()пЬ)Ъ|(огу — ингибгггорный) и С (Саг Ь)пс))п)т — связывающий Саг'). Тропонин 1 связывается с актином и тропонином Т. В расслабленной мышце комплекс тропонинов! и Т перемещает тропомиозин из его нормального сайта связывания с актиновым филаментом в по ложение, где он мешает связыванию головок миозина, препятствуя таким образом генерирующему силу взаимодействию. При повышении уровня Саг' тропонин С, связывающий до четырех молекул Саг', заставляет тропонин 1 отсоединиться от актина.
В результате молекулы тропомиозина возвращаются в свое нормальное положение, и миозиновые головки могут двигаться вдоль актиновых филаментов (рис. 16.78). Тропонин С является близким родственником широко распространенного Саг' связывающего белка кальмодулина (см. рис. 15.44); его можно рас сматривать как специализированную форму кальмодулина, сформировавшую сайты связывания для тропонина 1 и тропонина Т и позволившую миофнбриллам очень быстро реагировать на увеличение концентрации Саг'. 158() Чйхть)1(т()НУ()эйигНЯЯОРГййэ(йаЦЗ(Я йПДУКЗГ комплекс тропонина акгин 10 нм сайт связывания миоэина открыеается эа счет Са"-опосредоаанного движения тропомиоэина тропомиоэин блокирует сайт саяэыеания миоэина Рис.
16 78. Регуляция сокращения скелетных мышц тропонином. о) Тонкий фила мент клетки скел сгной мышцы со связанными тропомиозином и тропонином. Молекула тропомиозина несет семь расположенных на разном расстоянии друг от друга одинакоаых аминокислотных последовательностей, связывающихся с акти новыми субъединицами филамента. б) вид с торца на акти ноаый филамент, п оказ ыаающий, как, предположительно, Са" (саязыаающийся с тропонином) снимает тропомиозиноаую блокировку езаимодейстаия между актином и головкой миозина. (о, адаптировано из б. Н.
Рмй~рз, !. Р. Рй)егз апг) С. Сопел, 1 Мо!. В!о!. 191: 111-131, 1986. С любезного разрешения издательства Асадепйс Ргем.) В гладкомышечных клетках, носящих такое назвашге потому, что они не обла дают регулярной исчерченностью скелетных мышц, сокращение также запускается входом ионов кальция, но регуляторный механизм отличается. Гладкие мышцы образукп сокращающиеся части желудка, кишечника и матки„стенки артерий и многие другие структуры, от которых требуется продолжительное медленное со крагцение.
Гладкие мышцы состоят из слоев удлиненных веретенообразных клеток, каждая из которых несет по одному ядру. В гладких мышцах тропонины не зкспрессируются. Вместо зтого, вход Саз' в клетку регулирует сокращение по двум механизмам, зависящим от кальций связывающего белка кальмодулина. Сначала Сазксвязанный кальмодулин связывает актин.связывающнй белок кальдесмон, блокирукпций сайты на актине, к которым в норме присоединяются моторные головки миозина. В результате кальдесмон отваливается от актиновых филаментов, подготавливая их к сокрашению. Затем гладкомышечный миозин фосфорилируется по одной из двух легких цепей киназой легких цепей миозина (М1.СК), как описывалось ранее для случая регуляции немышечного миозина П (см.
рис. 16.72). Когда легкая цепь фосфорилнрована, головки миозина способны взаимодействовать с актиновыми филаментами и вызывать сокрагцение; когда она дефосфорилирована, миозиновые головки диссоциируют от актина и становятся неактивными (в отличие от случая немышечного миозина П, дефосфорилирование 16.4, Цитоскепет и функционирование кяетки 1581 легкой цепи не вызывает разборку толстых филаментов в гладкомышечных клет ках). Для полной активности МВСК требуются Саз' и кальмодулин.
Внеклетт>чные сигнальные молекулы, например адреналин (эп>шефрин), также сп<>собны регулировать сократительную активность гладких мышц. Связывание адреналина с сопряженным с С белком поверхностным рецептором вызывает уве личение внутриклеточной концентрации циклического АМР, что, в свою очередь, активирует сАМР зависимую протеннкиназу (РКА) (см.
рис. 15.35). РКА фосфо. рилирует и инактивирует М(.СК, вызывая расслабление гладких мышц. Фосфорилирование, регулирующее сокращение гладкомышечных клеток, происходит относительно медленно. Для максимального сокращения часто гребу ется почти секунда (тогда как для сокращения клетки скелетных мышц требуется несколько миллисекунд). Но быстрая активация сокрашения для гладких мышц не важна: их миозин П гидролизует АТР примерно в 10 раз медленнее, чем миозин скелетных мышц, и его медленный цикл конформационных перестроек приводит к медленному сокращению.
16.4.3. Сердечная мышца — это точно сконструированная алешина Сердце -- это самая активно работающая мышца тела, сокрашак>щаяся около 3 миллиардов (3 х 1О") раз за человеческук> жизнь. Это примерно столько же, сколько оборотов в среднем делает двигатель внутреннего сгорания автомобиля за время его эксплуатации. Клетки сердца экспрессируют несколько специфических изоформ миозина и актина сердечной мышцы. Малейшие изменения этих зкспрессируемых в сердце белков, которые в других тканях не привели бы к заметным последствиям, могут вызвать серьезные сердечные заболевания (рпс.
16. г'1)). Нормальный сократительный аппарат сердца представляет собой точно на строенную машину. Самые незначительные, на первый взгляд, нарушения где лиСю в работе сердца способны износить его за годы повторяющихся движений. Семейная ггте)>трг>фггческая ка)>г)иомг>опатггя является частой причиной внезапной смерти молодых атлетов.
Это домннантное наследственное заболевание встречается при мерно у двух нз тысячи человек. Оно связано с увеличением сердца, патологически узкими коронарными сосудами и нарушениями сердечного ритма (сердечными аритмиями). Причиной этого заболевания является или одна из более 40 небг>льших мутаций генов, кодирующих тяжелую цепь сердечного миозина () (почти все они располагакпся вблизи моторного домена или непг>средственно в нем), или же одна из примерно двенадцати мутаций других генов, кодирукяцих сократитель. ные белки, вклк>чая легкие цепи миозина, сердечный тропонин и тропомиозин.
Рис. 16.79. Влияние мутации сердечного миозина на сердце. Слева, нормальное сердце шестидневного мышонка. Справа, сердце мышонка с точечной мутацией в обеих копиях гена сердечного миозина, приводящая к замене Дгв 403 на Сцп. Стрелки указывают на предсердия. В сердце мышонка с мутацией сердечного миозина оба предсердия увеличены (гипертрофированы), и такие мыши умирают через несколько недель после рождения. (Из П. Гасан ет а!., 1 Сбп.! пкея.
103: 147, 1999. С любезного разрешения издательства ТЬе воске(ейег Пп>гаегату Ргеаи) 16.4. ЦМгасгкеявт и г)гуикционирование кяетки 1583 100 нм няя новая ручка централ капсул нексии центральн одиночная михротрубоч плах мемб ренняя новая ручка микротрубочкаА микротрубочка В периферическая пара микротрубочек Рис. 16.81. Упакоака микротрубочек а жгутиках и ресничках. о) Электронная минрофотография поперечного среза жгутика клетки зеленой эодоросли 1СЫатудогполаэ), показывающая характерную упаковку микротрубочек по принципу «9+ 2ь. 6) Схема частей жгутика или реснички, Разнообразные аьктупы микротрубочек сеяэыаают их амегте на равных расстояниях по асей длине аксонемы. (а, с любезного разрешения пешв Т)!пеу.) (встречаюшихся от простейших до человека) обладают этой характерной структурой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
