میوزین (بخش اول)
هر زنجیره سنگین میوزین از دومین های سر، گردن و دم تشکیل شده است.
مرکز یادگیری - مرجان سلیمانیان
در مطلب قبل تا حدودی با میوزین آشنا شده اید و دانستید که در عضله در حال استراحت میوزین نمی تواند به اکتین متصل شود چون محل های اتصال با سرهای میوزین روی مولکول اکتین بوسیله مجموعه تروپونین- تروموپومیوزین روی فیلامنت اکتین پوشیده شده اند، حال در اینجا به طور کاملتر درباره میوزین صحبت خواهیم کرد.
ساختار و عملکرد ماهیچه
عملکرد ماهیچه بیانگر اندرکنش دقیق بین اکتین و پروتئین ضمیمه مهم آن، میوزین است. مطالعه سلول های ماهیچه مخطط دارای تشکیلات منظمی از رشتههای انقباضی اکتین و میوزین میباشند اطلاعات مفیدی را در ارتباط با چگونگی انقباض در هر سه نوع ماهیچه در اختیار ما گذاشتهاند.
میوزینها خانوادهای از موتورپروتئینها هستند که با رشتههای اکتین درپیوسته هستند و با بکاربردن ای تی پی بر روی اکتین حرکت میکند. خانواده میوزینها دربرگیرنده میوزینهای گوناگونی هستند که هر یک کارکرد ویژهای دارند و در یاختههای ویژهای بیان میشوند. برای نمونه، میوزین ۲۲، میوزینی است که در ماهیچهها بیان میشود و برای فرایند حرکت ماهیچهها نیاز است. میوزین ۱۱، میوزینی است که در سلولهای گوناگون برای حرکت ویزیکولها نیاز است. برخی از میوزینها تک واحدی هستند و برخی دیگر از میوزینها دو یا چند زیرواحدی هستند و از زنجیرههای سبک و سنگین درست شدهاند.
پس باید بدانید که میوزین ابر خانواده بزرگی از پروتئین های موتور بر پایه اکتین می باشد که همگی به جز میوزین VI به سمت انتهای مثبت رشته های اکتین حرکت می کنند. این پروتئین ها در جانداران گوناگون بیان می شوند و نقش های متنوعی دارند. برای نمونه، میوزین I در اتصال ریز رشته ها به غشاهای لیپیدی نقش دارد، اهمیت میوزین II در انقباض ماهیچه ها و انواع فعالیت های انقباضی در سلول های غیر ماهیچه ای است، میوزین V در موضعی شدن Mrna ها و انتقال اولیه وزیکول های اندوسیتوزی از سطح سلول نقش ایفا می کند و میوزین IX احتمالا در تنظیم G پروتئین مونومری Rho نقش دارد. در این میان نقش انواعی از میوزین ها نیز هنوز ناشناخته می باشد.
میوزین می تواند با صرف انرژی روی رشته های اکتین حرکت کند. در هر زنجیره سنگین میوزین سه دومین ساختاری به نام های دومین سر (موتور)، دومین گردن (تنظیمی) و دومین دم وجود دارد.
شکل1: ساختار میوزین II
دومین موتور جایگاه های اتصالی برای اکتین و نیز برای ATP دارد و مسئول تبدیل انرژی هیدرولیز ATP به کار مکانیکی است.دومین تنظیمی در بیشتر میوزین ها به عنوان (بازوی اهرم) عمل می کند و نیرو را منتقل می کند.
دومین دم میوزین با پروتئین حمل شونده (محموله) یا غشاها برهمکنش دارد و فعالیت زیستی هر میوزین را تعیین می کند.
میوزین II در سلول به صورت دیمر دیده می شود. در این دیمرها دو دومین دم (که عمدتا از مارپیچ آلفا تشکیل شده اند) تشکیل یک پیچ پیچیده می دهند. علاوه بر این دو پلی پپتید در میوزین که زنجیره های سنگین میوزین نام دارند، دو پروتئین موسوم به زنجیره های سبک میوزین نیز به دومین گردن در هر یک از زنجیره های سنگین متصل می شوند.
هر تار ماهیچه ای چند هسته ای در ماهیچه های اسکلتی ، از چندین میوفیبریل (تارچه ماهیچه ای) تشکیل شده است. هر میوفیبریل تکرار منظمی از ساختارهای منظمی به نام سارکومر است. در هر سارکومر، میوزین ها به صورت رشته های ضخیم شامل صدها میوزین II تجمع یافته اند. در دو طرف مقابل رشته های ضخیم، میوزین ها با موفقیت های مخالف نسبت به یکدیگر قرار گرفته اند.
در دو انتهای هر سارکومر، پروتئین های آلفا-اکتینین و CapZ دیسک Z را تشکیل می دهند که انتهای مثبت رشته های اکتین را نگه داشته است. رشته های اکتین در انتهای منفی خود نیز با تروپومیوزین پوشیده شده اند.
طول هر سارکومر در مهره داران در حالت منبسط حدود 3 میکرومتر است. این طول چگونه تعیین می شود؟ پروتئین نبولین که دارای تکرارهای متعددی از یک دومین متصل شونده به اکتین است، از دیسک Z تا انتهای منفی رشته های اکتین کشیده شده است. نبولین به عنوان یک (خط کش مولکولی) عمل می کند که طول آن، طول رشته های اکتین و سارکومر را تعیین می کند. علاوه بر نبولین، پروتئین دیگری به نام تایتین که مولکولی بسیار بزرگ و دارای خاصیت ارتجاعی است، از دیسک Z تا رشته های ضخیم میوزین در مرکز سارکومر کشیده شده است. تایتین رشته های ضخیم را در مرکز سارکومر نگه می دارد و به سارکومر خاصیت ارتجاعی می دهد.
شکل2: شمایی از ماهیچه اسکلتی (روی تصویر کلیک کنید.)
دقت کنید که در طرح شماتیک سارکومر، نسبت طول این نواحی رعایت نشده است. ماهیچه های صاف و قلبی هم سارکومر دارند، ولی سازمان دهی آنها به اندازه ماهیچه اسکلتی منظم نیست.ادامه دارد ...
منبع: http://daneshnameh.roshd.ir
تنظیم کننده: محبوبه همت