מיוזין: פונקציה ומחלות

מיוזין שייך למנוע חלבונים ואחראי בין היתר לתהליכים הכרוכים בכיווץ שרירים. ישנם מספר סוגים של מיוזינים, שכולם משתתפים בתהליכי הובלה של אברוני תאים או בתזוזות בתוך השלד. הפרעות מבניות במבנה המולקולרי של מיוזין יכולות להיות סיבות למחלות שרירים בנסיבות מסוימות.

מהו מיוזין?

מיוזין, יחד עם דיינין וקינזין, הוא אחד המנועים חלבונים אחראי על תהליכי תנועה ותחבורה של התא בתוך התא. בניגוד לשני המנוע האחרים חלבונים, מיוזין מתפקד רק בשילוב עם אקטין. אקטין, בתורו, הוא מרכיב שלד השלד של התא האאוקריוטי. לפיכך, הוא אחראי על מבנה התא ויציבותו. יתר על כן, אקטין, יחד עם מיוזין ושני חלבונים מבניים אחרים, מהווים את היחידה המבנית המתכווצת של השריר. שני שליש מהחלבונים המתכווצים של השריר הם מיוזינים ושליש הוא אקטין. עם זאת, מיוזינים קיימים לא רק בתאי שריר אלא גם בכל שאר התאים האוקריוטים. זה נכון לגבי אוקריוטים חד תאיים כמו גם לתאים צמחיים ובעלי חיים. מיקרו-חוטים (חוטים אקטין) מעורבים בהרכבת השלד הציטוני בכל התאים, יחד עם מיוזין, הם שולטים בזרמים פרוטופלזמיים.

אנטומיה ומבנה

ניתן לחלק מיוזינים למספר מחלקות ותתי מחלקות. נכון לעכשיו, ידועים מעל 18 כיתות שונות, כאשר השיעורים I, II ו- V הם המשמעותיים ביותר. מיוזין שנמצא ב סיב שריר נקרא מיוזין קונבנציונאלי ושייך למחלקה II. המבנה של כל מיוזינים דומה. כולם מורכבים מ- ראש חלק (ראש מיוזין), א צוואר חלק וחלק זנב. כאן, חוטי המיאוזין של שריר השלד מורכבים מכ- 200 מיוזין II מולקולות, כל אחד עם משקל מולקולרי של 500 kDa. ה ראש חלק שמרנית מבחינה גנטית מאוד. הסיווג למעמדות מבניים נקבע בעיקר על ידי השונות הגנטית של חלק הזנב. ה ראש החלק נקשר למולקולת האקטין ואילו ה צוואר חלק משמש כציר. חלקי הזנב של כמה מיוזין מולקולות מקבצים יחד ליצירת חוטים (צרורות). מולקולת מיוזין II מורכבת משתי שרשראות כבדות וארבע שרשראות קלות. שתי השרשראות הכבדות יוצרות דימר כביכול. הארוכה מבין שתי השרשראות היא בעלת מבנה אלפא-סליל והיא מורכבת מ 1300 חומצות אמינו. השרשרת הקצרה יותר מורכבת מ -800 חומצות אמינו ומייצג את מה שמכונה תחום מוטורי. הוא מהווה את החלק הראשי של המולקולה, האחראי על התנועות ותהליכי התחבורה. ארבע שרשראות האור מחוברות לראש ו צוואר חלק מהשרשראות הכבדות. השרשראות הקלות המרוחקות יותר מהראש נקראות שרשראות רגולטוריות והשרשראות הקלות ליד הראש נקראות שרשראות חיוניות. יש להם זיקה גבוהה ל סידן וכך יכול לשלוט על הניידות של חלק הצוואר.

פונקציה ותפקידים

התפקיד החשוב ביותר של כל מיוזינים הוא הובלת אברוני תאים וביצוע תזוזות בתוך השלד בתאי האאוקריוטי. בתהליך זה, מיוזין II המקובל מולקולות, יחד עם אקטין והחלבונים טרופומיוזין ו טרופונין, אחראים על כיווץ השרירים. לשם כך מיוזין משולב לראשונה בדיסקיות ה- Z של הסאקומר בעזרת חלבון הטיטין. שישה חוטים טיטניים מתקנים נימה של מיוזין למטרה זו. בסקומר, נימה של מיוזין יוצרת כ -100 חיבורים רוחביים לצדדים. תלוי במבנה מולקולות המיוזין ובתוכן מיוגלובין, ניתן להבחין במספר צורות של סיבי שריר. בתוך הסקומר התכווצות השרירים מתרחשת באמצעות תנועת מיוזין במחזור הגשר. ראשית, ראש המיוזין מחובר היטב למולקולת האקטין. ואז ATP נפסק ל- ADP, והאנרגיה המשתחררת מובילה למתח של ראש מיוזין. יחד עם זאת, השרשראות הקלות מספקות גידול ב סידן יונים. זה גורם לראש מיוזין להיצמד למולקולת אקטין סמוכה כתוצאה משינוי קונפורמציה. עם שחרור הקשר הישן, המתח הופך כעת לאנרגיה מכנית על ידי מה שמכונה כוח שבץ. התנועה דומה למשוט שבץ. בתהליך ראש מיוזין נוטה מ 90 מעלות בין 40 ל 50 מעלות. התוצאה היא תנועת שרירים. במהלך כיווץ השרירים, רק אורך הסקומר מתקצר ואילו אורכי חוטי האקטין והמיוזין נשארים זהים. אספקת ה- ATP בשריר נמשכת כשלוש שניות בלבד. על ידי פירוק גלוקוז ושומן, ATP מיוצר שוב מ- ADP, כך שאנרגיה כימית יכולה להמשיך להמיר לאנרגיה מכנית.

מחלות

שינויים מבניים במיוזין הנגרמים על ידי מוטציות יכולים עוֹפֶרֶת למחלות שרירים. אחת הדוגמאות למחלה כזו היא היפרטרופית משפחתית קרדיומיופתיה. היפרטרופי משפחתי קרדיומיופתיה היא מחלה תורשתית שעוברת בתורשה באופן דומיננטי אוטוזומלי. המחלה מאופיינת בעיבוי של חדר שמאל של לֵב ללא התרחבות. זה נפוץ יחסית לֵב מחלה עם שכיחות של 0.2 אחוז בכלל האוכלוסייה. מחלה זו נגרמת על ידי מוטציות ש עוֹפֶרֶת לשינויים מבניים בבטמיוזין ובאלפטרופומיוזין. זה לא כולל מוטציה נקודתית אחת, אלא מספר נקודות של החלבונים המעורבים בבניית הסקומר. רוב המוטציות ממוקמות על כרומוזום 14. באופן פתולוגי המחלה מתבטאת בעיבוי השרירים חדר שמאל. חוסר סימטריה זה בעובי שריר הלב יכול לגרום לתסמינים לב וכלי דם כולל הפרעות קצב, קוצר נשימה, סְחַרחוֹרֶת, אובדן הכרה, ו אנגינה פקטוריס. למרות שחולים רבים סובלים מפגיעה מועטה או לא בתפקוד הלב, פרוגרסיבית לֵב כישלון עלול להתפתח בנסיבות מסוימות.