Egészség és a Betegség
Az izomösszehúzódás egy összetett folyamat, amely magában foglalja az izomsejteken belüli több fehérje kölcsönhatását. Az izomösszehúzódásban részt vevő elsődleges fehérjék az aktin és a miozin, amelyek ismétlődő egységekben, úgynevezett szarkomerekben helyezkednek el. Az izomösszehúzódás folyamata a következő sejtes és molekuláris eseményekkel foglalható össze:
1. Gerjesztés-összehúzódás csatolás :Az izomösszehúzódás folyamatát egy akciós potenciálnak nevezett elektromos jel indítja el. Amikor egy akciós potenciál eléri az izomsejtet, az kiváltja a kalciumionok felszabadulását a szarkoplazmatikus retikulumból, a sejt belső kalciumraktárából.
2. Kálciumkötés a troponinhoz :Az izomsejtek kalciumkoncentrációjának növekedése a kalciumionokat a troponin nevű fehérjéhez köti, amely a vékony filamentumban (aktin) található. Ez a kötődés konformációs változást indukál a troponinban, ami feltár egy kötőhelyet az aktin molekulán.
3. A miozinfej aktinhoz kötődése :A troponin konformációs változása lehetővé teszi, hogy a miozinfej, a miozin molekula globuláris régiója kötődjön az aktin filamentum szabaddá tett kötőhelyéhez. Ez a kölcsönhatás kereszthidat képez a vékony és vastag filamentumok között.
4. Power Stroke :Miután a miozinfej kötődik az aktinhoz, konformációs változáson megy keresztül, és a vékony filamentet a szarkomer közepe felé húzza. Ezt a mozgást erőlökésnek nevezik, és az izomösszehúzódáshoz szükséges erőt hozza létre.
5. ADP kiadás és Pi-kötés :Az erőlöket után ADP és szervetlen foszfát (Pi) szabadul fel a miozinfejből, amelyek az ATP hidrolízis termékei. Ez a lépés felkészíti a miozinfejet a következő összehúzódási ciklusra.
6. ATP kötődés a miozinhoz :Az ATP a miozinfejhez kötődik, aminek következtében az leválik az aktin filamentumról. Ez a leválasztás visszaállítja a miozinfejet egy újabb kötési és erőlökethez.
7. Relaxáció :Amikor az akciós potenciál véget ér, a kalciumionokat a kalciumpumpák aktívan visszaszállítják a szarkoplazmatikus retikulumba, csökkentve a kalciumkoncentrációt az izomsejtben. A kalciumszint csökkenése hatására a troponin visszatér eredeti konformációjába, blokkolva az aktin kötőhelyét. Kötött miozin nélkül a vékony filamentumok visszacsúsznak eredeti helyzetükbe, ellazítva az izmokat.
Ezeknek a sejtes és molekuláris eseményeknek a sorrendje gyorsan ismétlődik az izomösszehúzódás során, lehetővé téve az izmok számára, hogy erőt és mozgást generáljanak.