ביוכימיה של השריר

תנועת מול' מתרחשת עקב שינויים קונפורמציונייים של החלבון. רוב החלבונים הם חברים במשפחת ה- NTPase p-loop. למיוזין תפקיד עיקרי בשריר, נע לאורך פילמנטים של חלבון האקטין. מורכב מ-2 חלקים: שרשרת כבדה 87Kd שרשרת קלה בעלת חשיבות גבוהה ושרשרת קלה רגולטורית. בגוף האדם יש 40 מיוזין, חלקם מתפקדים בשריר.

מבנה המיוזין: 2 ראשים המחוברים לגבעול. בעל 4 חלקים- 2 חלקים של S1, אחד של S2 (HMM)- heavy וחלק נוסף הנקרא LMM- light. כל S1 מתאים לאחד מהראשים ומכיל 850 ח' אמינו. המבנה של S1 הוא α הליקס. ההליקס יוצר אתר עבור 2 השרשראות הקלות. השרשראות כרוכות מסביב ל-α הליקס. החלקים האחרים S2 ו-LMM הם בעלי מבנה גדול של α הליקס במצב coil-coil. המבנים האלה ביחד מגיעים לגודל של 1700 אנגסטרם. מיוזין נע בצורה מעגלית. התזוזה מופסקת עקב השינוי באפיניות החלבון. השריר בנוי מסיבים רבים. כל סיב מורכב ממיופיברילות, כשכל מיופיברילה מכילה כמה יחידות התכווצות- סרקומרים. סרקולמה= ממברנת השריר.

סרקופלסמה = ציטוזול תא השריר. כל סיב שריר מכיל קב' מיופיברילות מקבילות המאורגנות לאורך הסיב. בין המיופיברילות יש SR (רשת ממברנה) שעוטפת אותן ותפקידה לאגור יוני סידן.

בזמן התכווצות יש יציאת יוני סידן. T tubule- צינורות הממברנה. קיימים כדי להבטיח שאירוע ההתכווצות יהיה אחיד בכל המיופיברילות. סרקומר מוגדר מקו Z אחד לקו Z אחר, בנוי מסיבים עבים ודקים.

העבים מסודרים במאוזן. H zone- מכיל רק סיבים עבים. A zone- מכיל סיבים עבים ודקים. I zone- מכיל רק סיבים דקים. בקצוות Z line- חלבונים אליהם קשורים סיבים עבים ודקים. הסדר: Z,I,A,H,A,I,Z. מה שקושר את הסיב העבה לקו Z זהו חלבון שנקרא Titin המקנה גמישות לסרקומר (פועל כמו קפיץ שיכול להימתח ולהתכווץ).

Nebulin - מחבר את הפילמט הדק לקו Z, נקראים גם חלבוני סרגל כי קובעים את אורך הפילמנטים. סיב עבה מורכב בעיקר ממולקולה הנקראת מיוזין, מורכבת מ-2 ראשים וזנב. יש לו 2 שרשראות כבדות ו-4 קלות.

מה קורה למיוזין אם נפעיל עליו פרוטאזות? טריפסין יפריד את מול' המיוזין ל-2: LMM, HMM (מכיל קצת מהזנב, S2, ו-2 יח' של S1- ראש המיוזין. השרשראות הקלות קשורות ל-S1). פפאין יפריד בין S1 ל-S2. 

הפילמנט הדק מורכב בעיקר מאקטין (G אקטין זהו המונומר ו-F אקטין זהו הפולימר), מכיל טרופומיוזין - גורם להפרעה סטרית של הקישור בין אקטין למיוזין וטרופונין- בעל 3 תתי יחידות: TnT קושרת טרופומיוזין, TnI מעכבת התכווצות שריר, TnC- קושרת יוני סידן.

כשריכוז הסידן עולה טרופונין קושר סידן וגורם לטרופומיוזין לא להפריע לקישור בין אקטין למיוזין, בעל 4 אתרי קשירה לסידן. קישור יוני הסידן לטרופונין גורם לכך שהקומפלכס טרופונין-טרופומיוזין ינוע פנימה לתוך 2 גדילי האקטין.

מנגנון ההתכווצות: הפילמנטים לא משתנים באורך. מה שמשתנה זו החפיפה ביניהם- מנגנון ההחלקה. בעת ההתכווצות יש איזור חפיפה יותר גדול, המרחק בין Z ל-Z מתקצר. פירוק ATP, קישור אקטין והתכווצות השריר: מתחילים במצב שנקרא "ATP-Myosin". ה-ATP שקשור למיוזין עובר "הידרוליזה" (יש לשים לב כי זוהי לא בדיוק הידרוליזה. זוהי הוספת מים ללא פירוק הקשר). בשלב הבא מקבלים מצב הרפייה     "ADP-Pi-Myosin".

בעת עלייה בריכוז יוני הסידן מתאפשרת חפיפה. אקטין נכנס ומקבלים "Actin-Myosin-Pi-ADP". לאחר מכן קישור אקטין גורם ליציאת ADP+Pi ומקבלים מצב התכווצות "Actin-Myosin". בשלב נוסף ATP נקשר למיוזין מה שגורם לאקטין לצאת ושוב חוזרים למצב "ATP-Myosin". זהו מעגל שחוזר על עצמו.

ההרפייה נובעת מ: 1) קישור ה-ATP גורם לשחרור האינטראקציה בין האקטין למיוזין. 2) משאבות Ca+2ATPase מחזירות רמה נמוכה של סידן בתא, שוב יש הפרעה סטרית של טרופומיוזין.

ריגור: קישיון, מתרחשת בעת מוות. הגוף נתקע בשלב "Actin-Myosin". הסבר מוצע תהליך ההתכווצות וההרפייה: במנוחה S1 אינו יכול להקשר ליחידת האקטין, כתוצאה מנוכחות טרופומיוזין. מיוזין קשור ל- ADP+Pi. כתוצאה מגירוי עצבי יש עלייה בריכוז יוני הסידן בציטופלסמה. טרופומיוזין משנה את מיקומו כך שעכשיו ראש ה-S1 נקשר ליח' האקטין בפילמנט הדק ו-Pi משתחרר.

הקישור של מיוזין לאקטין גורם לשחרור ADP. השחרור הזה גורם לשינוי קונפורמציה של S1 ב-45o, ביחס ליח' האקטין. שינוי זה גורם לתזוזה של הפילמנט הדק, בתהליך הקרוי Power stroke. הקישור של ATP למיוזין גורם לשחרור הקשר אקטין-מיוזין. לאחר מכן יש "הידרוליזה" של ATP ע"י ראש המיוזין החופשי.  מה גורם לריכוז יוני הסידן לעלות? גירוי עצבי. העברת סיגנל עצבי ע"י אצטיל כולין. גורם לפתיחת תעלות האצטיל כולין. מתרחשת דפולריזציה.

לאחר מכן יש התפשטות הexitation מממברנת תא השריר ל- T tubules. ואז העברת הexitation מה T tubules ל-SR, מה שגורם לשחרור יוני סידן מה-SR. העלייה בריכוז יוני הסידן גורמת להתכווצות השריר. Ca+2ATPase: על כל מול' ATP המשאבה מכניסה 2 יוני סידן. ל-E1 יש אפיניות גבוהה לקלציום ויש קישור של סידן וATP. לאחר מכן מתרחשת פוספורילציה תוך שחרור ADP ומקבלים E1-P שהופך מיד ל E2-P. האפיניות במצב זה לסידן נמוכה ויש שחרור של יוני הסידן לתוך הSR (הידרוליזה תוך שחרור Pi) ומקבלים E2 שאיננה יציבה והופכת מידית ל E1.

אוקסלואצטט - גורם לירידה בריכוז יוני הסידן החופשיים בתוך ה-SR, המשאבה פועלת יותר, הצימוד נשאר. יונומיצין- מפר צימוד, הוא מפזר את ריכוז יוני הסידן לפי מפל ריכוזים, כלומר יוציא אותם מה-SR.