Мышечные белки.

2 группы: саркоплазматические и миофибриллярные.

• Саркоплазматические белки экстрагируются из мышц солевыми растворами с малой ионной силой. Это миоглобин, способный связывать кислород, ферменты гликолиза и митохондрий, белки, участвующие в обмене Са, – кальсеквестрин и белок «с высоким сродством к кальцию».

• Миофибриллярные белки экстрагируются из мышц солевыми растворами с высокой ионной силой. Эти белки составляют основу молекулярной структуры миофибрилл.

Поперечная исчерченность миофибрилл скелетных мышц связана с чередованием и взаимным расположением различных по толщине молекул основных белков миозина и актина (см. учебники по физиологии, гистологии). Миозин в мышечном волокне образует толстые миозиновые филаменты (А-диск) – это пучки из сотен молекул миозина, расположенных параллельно. Актин в мышечных фибриллах является основным белком тонких филаментов (I диск), дополнительными – тропомиозин и тропонин.

Особенность синтеза миозина и актина. На стадии посттрансляционной модификации этих белков происходит метилирование остатков гистидина. При расщеплении этих белков образуется 3-метилгистидин, который далее не разрушается. Количество метилгистидина в моче служит мерой деградации мышечных белков. В составе миозина также метилируется лизин по атому азота в боковом радикале с образованием N-метиллизина.

Миозин миофибрилл ~65% мышечного белка, молекулярная масса ~500 кД. Молекула миозина сильно вытянутой формы, разделяется без разрыва ковалентных связей на 6 субъединиц:

• 2 идентичные тяжелые цепи (по 223 кДа или 205-210 кДа) и

• 4 короткие легкие цепи (~20 кДа), связанные нековалентно. Количество легких цепей в молекуле миозина в разных типах мышц и у различных видов животных неодинаково.

Миозин имеет форму стержня длиной 150 нм с глобулярной головкой на N-конце и напоминает клюшку для гольфа (на схеме внизу справа).

"Хвост" молекулы в миозине образуют С-концевые α-спиральные участки тяжелых цепей, закрученные в длинную двойную суперспираль. К глобулярному N-концу каждой тяжелой цепи нековалентно присоединены 2 лёгкие цепи, создающие "головку" молекулы, способную соединяться с актином. Головки миозина присоединены к остальной части молекулы гибким участком и выдаются наружу из основного стержня. Это позволяет головке обратимо присоединяться к актину. В головке миозина также есть центры связывания с АТФ. Головка обладает Са²⁺-зависимой АТФ-азной активностью (способна гидролизовать АТФ на АДФ + Ф_н), которая регулируется малыми субъединицами. Палочкообразные хвосты молекул миозина могут соединяться друг с другом, образуя пучки. Головки располагаются вокруг пучка по спирали. В области М-линии пучки соединяются «хвост к хвосту», образуя миозиновые нити саркомера.

Актин – главный белок тонких нитей, ~20-25% мышечного белка, (ММ ~ 42кD или 70кD). Существует в 2 формах. Глобулярная форма – мономеры G-актина, которые содержат молекулу АТФ и ион Са²⁺. G-актин полимеризуется в нити F-актина, образуя фибриллярную форму. Молекулы F-актина – ли­нейные полимеры, свёрнутые в двуцепочечную сверхспираль из мономеров G-актина с шагом спирали 36,5 нм (напоминают две нити бус, скрученных относительно друг друга по продольной оси). При полимеризации G-актина в F-актин затрачивается АТФ, переходу способствуют ионы (К⁺, Mg²⁺). Фибриллярный F-актин находится в равновесии с глобулярным G-актином, является важным структурным элементом цитоскелета клетки, имеет центры связывания с миозином. F-актин легко образует с миозином комплекс – актомиозин.

РИС. Организация скелетных мышц

Кроме актина к белкам тонких нитей относят тропомиозин и тропонин. Актин, тропомиозин и тропонин связаны между собой нековалентными связями.

Тропомиозин – двухцепочечная α-спирализованная палочковидная молекула (ММ 64 – 70 кD), располагается в желобке между цепями F-актина. Длина молекулы тропомиозина равна 7 субъединицам G-актина в составе F-актина. В покое тропомиозин закрывает в актине центры связывания с миозином.

Тропонин (ММ 76 – 78 кD) – комплекс из 3-х глобулярных субъединиц (Т, С, I), расположен на концах каждой молекулы тропомиозина, связывается как с актином, так и с тропомиозином. Субъединица Т обеспечивает связь с тропомиозином, субъединица С образует связь с Са²⁺, субъединица I ингибиторная и в покое мешает взаимодействию актина с миозином.

При диагностике инфаркта миокарда в крови определяют уровень тропонинов Т и I.

Остальные белки миофибрилл дополнительные

Они присутствуют в гораздо меньшем количестве: α-, β-актинин, коннектин (титин), миомезин, С-белок, десмин и виментин.

-Актинин находится в области Z‑диска и сшивает актиновые филаменты, укрепляя их структуру.

Коннектин — гибкий и эластичный, это длинный белок, который в виде пружины тянется от Z-линий к М-линии параллельно и между актиновыми и миозиновыми нитями. Связываясь с миозиновыми молекулами, коннектин центрирует их между Z‑дисками.

Миомезин и С-белок — миозин-связывающие белки. Локализованы в области центральной М-линии толстых филаментов.