miosina

miosina appartiene alle proteine ​​motorie ed è responsabile, tra le altre cose, dei processi coinvolti nella contrazione muscolare. Esistono diversi tipi di miosine, che partecipano tutti ai processi di trasporto degli organelli cellulari o agli spostamenti all'interno del citoscheletro. Deviazioni strutturali nella struttura molecolare della miosina possono in determinate circostanze essere la causa di malattie muscolari.

Cos'è la miosina?

Insieme alla dineina e alla chinesina, la miosina è una delle proteine ​​motorie responsabili dei processi di movimento cellulare e di trasporto all'interno della cellula. A differenza delle altre due proteine ​​motorie, la miosina funziona solo con l'actina. L'actina, a sua volta, fa parte del citoscheletro della cellula eucariotica. È quindi responsabile della struttura e della stabilità della cellula.

Inoltre, l'actina con la miosina e altre due proteine ​​strutturali formano l'effettiva unità strutturale contrattile del muscolo. Due terzi delle proteine ​​contrattili nel muscolo sono miosine e un terzo sono actina. Tuttavia, le miosine non sono presenti solo nelle cellule muscolari, ma anche in tutte le altre cellule eucariotiche. Questo vale per gli eucarioti unicellulari e per le cellule vegetali e animali. I microfilamenti (filamenti di actina) sono coinvolti nella struttura del citoscheletro in tutte le cellule e, insieme alla miosina, controllano le correnti protoplasmatiche.

Anatomia e struttura

Le miosine possono essere suddivise in diverse classi e sottoclassi. Ci sono attualmente più di 18 classi diverse conosciute, con le classi I, II e V che sono le più importanti. La miosina che si trova nella fibra muscolare è chiamata miosina convenzionale e appartiene alla classe II La struttura di tutte le miosine è simile. Sono tutti costituiti da una parte della testa (testa della miosina), una parte del collo e una parte della coda.

I filamenti di miosina del muscolo scheletrico sono costituiti da circa 200 molecole di miosina II, ciascuna con un peso molecolare di 500 kDa. La testiera è geneticamente molto conservatrice. La divisione in classi strutturali è determinata principalmente dalla variabilità genetica della parte della coda. La parte della testa si lega alla molecola di actina, mentre la parte del collo funge da cerniera. Le parti della coda di diverse molecole di miosina si accumulano e formano filamenti (fasci). La molecola della miosina II è costituita da due catene pesanti e quattro leggere.

Le due catene pesanti formano un cosiddetto dimero. La più lunga delle due catene ha una struttura alfa-elica ed è composta da 1300 aminoacidi. La catena più corta è composta da 800 amminoacidi e rappresenta il cosiddetto dominio motore, costituisce la parte di testa della molecola, responsabile dei movimenti e dei processi di trasporto. Le quattro catene leggere sono collegate alla testa e al collo delle catene pesanti. Le catene leggere più lontane dalla testa sono indicate come regolatrici e le catene leggere vicine alla testa come catene essenziali. Sono molto affini al calcio e possono quindi controllare la mobilità della parte del collo.

Funzione e compiti

La funzione più importante di tutte le miosine è quella di trasportare gli organelli cellulari nelle cellule eucariotiche e di effettuare spostamenti all'interno del citoscheletro. Le molecole convenzionali della miosina II, insieme all'actina e alle proteine ​​tropomiosina e troponina, sono responsabili della contrazione muscolare. Per fare ciò, la miosina viene prima integrata nei dischi Z del sacomero utilizzando la proteina titina. Sei filamenti di titina fissano un filamento di miosina.

Nel sacomero, un filamento di miosina forma circa 100 connessioni incrociate ai lati. A seconda della struttura delle molecole di miosina e del contenuto di mioglobina, si possono distinguere diverse forme di fibre muscolari. La contrazione muscolare avviene all'interno del sacomero a causa del movimento della miosina nel ciclo del ponte incrociato. Prima di tutto, la testa della miosina è saldamente attaccata alla molecola di actina. Quindi l'ATP viene suddiviso in ADP, per cui l'energia rilasciata porta alla tensione della testa della miosina. Allo stesso tempo, le catene leggere assicurano un aumento degli ioni calcio. Ciò fa sì che la testa della miosina si attacchi a una molecola di actina vicina come risultato di un cambiamento conformazionale.

Rilasciando la vecchia connessione, la tensione viene ora convertita in energia meccanica da un cosiddetto impatto di forza. Il movimento è simile a un colpo di remo. La testa della miosina si inclina da 90 gradi a tra 40 e 50 gradi. Il risultato è il movimento muscolare. Durante la contrazione muscolare, solo la lunghezza del sacomero si accorcia, mentre le lunghezze dei filamenti di actina e miosina rimangono le stesse. L'apporto di ATP nel muscolo è sufficiente solo per circa tre secondi. Scomponendo glucosio e grasso, l'ADP viene riconvertito in ATP in modo che l'energia chimica possa ancora essere convertita in energia meccanica.

Malattie

I cambiamenti strutturali nella miosina causati da mutazioni possono portare a malattie muscolari. Un esempio di tale malattia è la cardiomiopatia ipertrofica familiare. La cardiomiopatia ipertrofica familiare è una malattia ereditaria che viene ereditata come tratto autosomico dominante. La malattia è caratterizzata da un ispessimento del ventricolo sinistro senza dilatazione.

Con una prevalenza dello 0,2% nella popolazione generale, è una malattia cardiaca relativamente comune. Questa malattia è causata da mutazioni che portano a cambiamenti strutturali nella betamosina e nell'alfatropomiosina. Questa non è una ma diverse mutazioni puntiformi delle proteine ​​coinvolte nella struttura del sacomero. La maggior parte delle mutazioni si trova sul cromosoma 14. Patologicamente, la malattia si manifesta come un ispessimento dei muscoli del ventricolo sinistro.

Questa asimmetria dello spessore del muscolo cardiaco può portare a disturbi cardiovascolari con aritmie cardiache, mancanza di respiro, vertigini, perdita di coscienza e angina pectoris. Sebbene molti pazienti abbiano una compromissione minima o nulla della funzione cardiaca, può svilupparsi un'insufficienza cardiaca progressiva.