myosin

myosin tilhører motorproteinene og er blant annet ansvarlig for prosessene som er involvert i muskelsammentrekning. Det er forskjellige typer myosiner, som alle deltar i transportprosessene til celleorganeller eller i skift i cytoskjelettet. Strukturelle avvik i myosins molekylstruktur kan under visse omstendigheter være årsaken til muskelsykdommer.

Hva er myosin?

Sammen med dynein og kinesin er myosin et av de motoriske proteiner som er ansvarlige for prosessene for cellebevegelse og transportprosesser i cellen. I motsetning til de to andre motoriske proteinene, fungerer myosin bare med actin. Actin er på sin side en del av cytoskjelettet til den eukaryote cellen. Det er derfor ansvarlig for strukturen og stabiliteten til cellen.

Videre danner actin med myosin og to andre strukturelle proteiner den faktiske kontraktile strukturelle enheten til muskelen. To tredjedeler av de kontraktile proteinene i muskler er myosiner og en tredjedel er aktin. Myosiner er imidlertid ikke bare til stede i muskelceller, men også i alle andre eukaryote celler. Dette gjelder for encellulære eukaryoter, så vel som plante- og dyreceller. Mikrofilamentene (aktinfilamenter) er involvert i strukturen til cytoskjelettet i alle celler og kontrollerer sammen med myosin de protoplasmatiske strømningene.

Anatomi og struktur

Myosiner kan deles inn i forskjellige klasser og underklasser. Det er for tiden kjent over 18 forskjellige klasser, der klassene I, II og V er de viktigste. Myosinet som finnes i muskelfibrene kalles konvensjonelt myosin og tilhører klasse II. Strukturen til alle myosiner er lik. De består alle av en hodedel (myosinhode), en halsdel og en haledel.

Myosinfilamentene i skjelettmuskulaturen består av rundt 200 myosin II-molekyler, hver med en molekylvekt på 500 kDa. Hodegavlen er genetisk veldig konservativ. Inndelingen i strukturelle klasser bestemmes hovedsakelig av den genetiske variasjonen til haledelen. Hodedelen binder seg til aktinmolekylet, mens halsdelen fungerer som et hengsel. Bakdelene i flere myosinmolekyler akkumuleres og danner filamenter (bunter). Myosin II-molekylet består av to tunge og fire lette kjeder.

De to tunge kjedene danner en såkalt dimer. Den lengste av de to kjedene har en alfa-helix struktur og består av 1300 aminosyrer. Den kortere kjeden består av 800 aminosyrer og representerer det såkalte motoriske domenet.Det utgjør hoveddelen av molekylet, som er ansvarlig for bevegelser og transportprosesser. De fire lette kjedene er koblet til hodet og nakken på de tunge kjedene. Lettkjedene lenger vekk fra hodet er referert til som regulerende og lette kjeder nær hodet som viktige kjeder. De er veldig affinerte for kalsium og kan dermed kontrollere bevegeligheten i nakldelen.

Funksjon & oppgaver

Den viktigste funksjonen til alle myosiner er å transportere celleorganeller i eukaryote celler og å utføre skift i cytoskjelettet. De konvensjonelle myosin II-molekylene, sammen med actin og proteinene tropomyosin og troponin, er ansvarlige for muskelkontraksjon. For å gjøre dette blir myosin først integrert i Z-skivene til sacomer ved bruk av proteintitin. Seks titinfilamenter fikser et myosinfilament.

I sacomer danner et myosinfilament rundt 100 tverrforbindelser til sidene. Avhengig av strukturen til myosinmolekylene og innholdet av myoglobin, kan flere former for muskelfibre skilles. Muskelsammentrekning finner sted innenfor sacomer på grunn av myosinets bevegelse i krysset over broen. For det første er myosinhodet godt festet til aktinmolekylet. Deretter blir ATP delt opp i ADP, hvorved den frigjorte energien fører til spenningen i myosinhodet. Samtidig sikrer lettkjedene en økning i kalsiumioner. Dette får myosinhodet til å feste seg til et nabotaktinmolekyl som et resultat av en konformasjonsendring.

Ved å frigjøre den gamle forbindelsen konverteres nå spenningen til mekanisk energi ved en såkalt kraftpåvirkning. Bevegelsen ligner et slag av åra. Myosinhodet vipper fra 90 grader til mellom 40 og 50 grader. Resultatet er muskelbevegelse. Under muskelsammentrekning forkortes bare sacomerens lengde, mens lengdene av actin og myosin filamenter forblir de samme. ATP-tilførselen i muskelen er bare tilstrekkelig i omtrent tre sekunder. Ved å bryte ned glukose og fett konverteres ADP tilbake til ATP slik at kjemisk energi fortsatt kan konverteres til mekanisk energi.

Sykdommer

Strukturelle endringer i myosin forårsaket av mutasjoner kan føre til muskelsykdommer. Et eksempel på en slik sykdom er familiell hypertrofisk kardiomyopati. Familiehypertrofisk kardiomyopati er en arvelig sykdom som arves som en autosomal dominerende egenskap. Sykdommen er preget av en fortykning av venstre ventrikkel uten utvidelse.

Med en utbredelse på 0,2 prosent i befolkningen generelt, er det en relativt vanlig hjertesykdom. Denne sykdommen er forårsaket av mutasjoner som fører til strukturelle forandringer i betamyosin og alfatropomyosin. Dette er ikke en, men flere punktmutasjoner av proteinene som er involvert i strukturen til sacomer. De fleste av mutasjonene er lokalisert på kromosom 14. Patologisk manifesterer sykdommen seg som en tykkelse av musklene i venstre ventrikkel.

Denne asymmetrien i tykkelsen av myokardiet kan føre til hjerte-kar-plager med hjertearytmier, pustebesvær, svimmelhet, bevissthetstap og angina pectoris. Selv om mange pasienter har liten eller ingen nedsatt hjertefunksjon, kan det utvikle seg progressiv hjertesvikt.