Молекулярная структура миофиламентов в поперечно-полосатых мышечных волокнах

Актиновый филамент состоит из двух спирально скрученных полимерных цепочек F-актина. Каждая цепочка F-актина образована в результате полимеризации 400 глобулярных молекул G-актина (молекулярная масса одной глобулы G-актина составляет 42 кДа¹). Среди глобул G-актина регулярно встречаются молекулы, связанные с АДФ. Считается, что именно здесь располагаются активные участки, отвечающие за взаимодействие с головкой миозина. В актиновый филамент «вплетена» дополнительная нить, образованная переплетенными между собой цепочками тропомиозина, связанного с тропонином (рис. 1.7, а).

Молекулы тропомиозина (молекулярная масса 70 кДа) укладываются конец в конец в желобке между двумя цепочками актина. Через каждые 40 нм к троиомиозину прикрепляется молекула тропонина, состоящая из трех субъединиц: тропонина С, тропонина I и тропонина Т. Тропонин С несет два регуляторных центра связывания Са²⁺, тропонин I препятствует взаимодействию актина и миозина, а тропонин Т связывает между собой и с актином тропонин С и тропонин / (рис. 1.7, б). С актиновыми филаментами ассоциированы белки, которые условно могут быть отнесены к вспомогательным. Это а-актинин, десмин и виментин. Они входят в состав Z-пластинок и способствуют прикреплению к ним нитей актина. К перечисленным белкам может быть также отнесен дистрофии, с помощью которого актиновые филаменты прикрепляются к сарколемме.

Миозиновый филамент представляет собой плотный пучок, объединяющий около 300 молекул миозина II. Миозин является гексамером, состоящим из двух тяжелых (Я) и четырех легких (L) цепей. Тяжелые цепи полинептидиые нити, закрученные по спирали и несущие на своих концах глобулярные головки. В области головок с Я-цепями ассоциированы легкие L-цепи — по две на каждую головку. Участок, примыкающий к головкам, называется шейкой, а линейный участок — хвостом.^[1]

Рис. 1.7. Строение актинового филамента (а) и кальций-зависиммй механизм освобождения его участков связывания с миозином от тропомиозина (б) Шейка имеет два подвижных (шарнирных) участка: один располагается на границе с головкой, а другой — на границе с хвостом. Каждая головка содержит двигательный домен с нуклеотидсвязывающим карманом, обеспечивающим взаимодействие с ЛТФ или ЛДФ + фосфат, а также участок для взаимодействия с актином. В состав каждой шейки входят две белковые цепи — основная и регулярная. Конформационные изменения белковых цепей в шейке и головке миозина позволяют головке наклоняться при взаимодействии с актином. При этом «работают» оба шарнирных участка шейки.

Хвост молекулы миозина состоит из двух спаренных а-субъединиц. Участок хвоста, свободный от головок, присоединен к М-диску, который, таким образом, оказывается связанным с хвостами всех 300 молекул миозина II и способствует их объединению в единый филамент.

Строение молекулы миозина показано на рис. 1.8, а.

С миозиновыми филаментами ассоциированы белки, которые могут быть условно отнесены к вспомогательным: иебулин, удерживающий нити миозина среди нитей актина, миомезин, креатинфосфокиназа и др.

Тишин (коннектин) образует в каждом саркомере дополнительную систему филаментов. Длина коннектиновой нити составляет более 1000 нм. Такая полипептидная цепь состоит более чем из 30 000 аминокислотных остатков и является самой длинной из известных в природе. Ее молекулярная масса превышает 3000 кДа. Коннектиновая нить прикреплена одним концом к М-линии, а другим — к Z-пластинке (рис. 1.9).

Рис. 1.8. Строение отдельной молекулы миозина (а) и рабочее положение ее структурных элементов в миозиновом филаменте в составе саркомера (б).

Рис. 1.9. Расположение фибрилл титина (коннектииа) в саркомере.

На титин приходится около 10% от общей мышечной массы. Коннектиновые филаменты предотвращают расхождение актиновых и миозииовых нитей и, таким образом, поддерживают структуру саркомеров, а также придают миофибриллам эластичность благодаря особенностям строения своих молекул.

• [1] кДа — килодальтон; от Дальтон — внесистемная единица массы, или атомная единицамассы = 1,660 540 2(10) • 10"27 кг.