myosin

myosin tillhör de motoriska proteinerna och ansvarar bland annat för de processer som är involverade i muskelkontraktion. Det finns olika typer av myosiner, som alla deltar i transportprocesserna för cellorganeller eller i skift inom cytoskelettet. Strukturella avvikelser i myosins molekylstruktur kan under vissa omständigheter vara orsaken till muskelsjukdomar.

Vad är myosin?

Tillsammans med dynein och kinesin är myosin ett av de motoriska proteinerna som ansvarar för processerna för cellrörelse och transportprocesser i cellen. Till skillnad från de andra två motoriska proteinerna fungerar myosin bara med aktin. Actin är i sin tur en del av cytoskeletten i den eukaryota cellen. Det är därför ansvarigt för cellens struktur och stabilitet.

Dessutom bildar aktin med myosin och två andra strukturella proteiner den verkliga kontraktila strukturella enheten i muskeln. Två tredjedelar av de kontraktila proteinerna i muskler är myosiner och en tredjedel aktin. Myosiner finns emellertid inte bara i muskelceller utan också i alla andra eukaryota celler. Detta gäller såväl cellulära eukaryoter som växter och djurceller. Mikrofilamenten (aktinfilamenten) är involverade i cytoskelettens struktur i alla celler och kontrollerar, tillsammans med myosin, de protoplasmiska strömmarna.

Anatomi & struktur

Myosins kan delas in i olika klasser och underklasser. Det finns för närvarande över 18 olika klasser kända, varvid klasserna I, II och V är de viktigaste. Myosinet som finns i muskelfibrerna kallas konventionellt myosin och tillhör klass II. Strukturen för alla myosiner är lik. De består alla av en huvuddel (myosinhuvud), en halsdel och en svansdel.

Myosinfilamenten i skelettmuskulaturen består av cirka 200 myosin II-molekyler, var och en med en molekylvikt av 500 kDa. Huvudgavlan är genetiskt mycket konservativ. Uppdelningen i strukturella klasser bestäms huvudsakligen av svansdelens genetiska variation. Huvuddelen binder till aktinmolekylen, medan nackdelen fungerar som ett gångjärn. Svansdelarna i flera myosinmolekyler ackumuleras och bildar filament (buntar). Myosin II-molekylen består av två tunga och fyra lätta kedjor.

De två tunga kedjorna bildar en så kallad dimer. Den längre av de två kedjorna har en alfa-spiralstruktur och består av 1300 aminosyror. Den kortare kedjan består av 800 aminosyror och representerar den så kallade motoriska domänen och utgör huvuddelen av molekylen som ansvarar för rörelser och transportprocesser. De fyra lätta kedjorna är anslutna till huvudet och halsen på de tunga kedjorna. De lätta kedjorna längre bort från huvudet kallas reglerande och de lätta kedjorna nära huvudet som viktiga kedjor. De är mycket känsliga för kalcium och kan därmed kontrollera rörligheten i nackdelen.

Funktion & uppgifter

Den viktigaste funktionen hos alla myosiner är att transportera cellorganeller i eukaryota celler och att utföra förskjutningar inom cytoskelettet. De konventionella myosin II-molekylerna, tillsammans med aktin och proteinerna tropomyosin och troponin, ansvarar för muskelkontraktion. För att göra detta integreras myosin först i Z-skivorna i sacomeren med användning av proteintitinet. Sex titinfilament fixerar ett myosinfilament.

I sakomeren bildar ett myosintråd cirka 100 tvärförbindelser till sidorna. Beroende på strukturen hos myosinmolekylerna och innehållet i myoglobin kan flera former av muskelfibrer särskiljas. Muskelsammandragning sker inom sakomeren på grund av myosins rörelse i tvärbroscykeln. Först av allt är myosinhuvudet ordentligt fäst vid aktinmolekylen. Sedan delas ATP upp i ADP, varigenom den frigjorda energin leder till spänningen i myosinhuvudet. Samtidigt säkerställer de lätta kedjorna en ökning av kalciumjoner. Detta får myosinhuvudet att fästa sig till en angränsande aktinmolekyl som ett resultat av en konformationell förändring.

Genom att släppa den gamla anslutningen omvandlas spänningen nu till mekanisk energi genom en så kallad kraftpåverkan. Rörelsen liknar ett slag av åra. Myosinhuvudet lutar från 90 grader till mellan 40 och 50 grader. Resultatet är muskelrörelse. Under muskelsammandragning förkortas endast sakomerens längd, medan actin- och myosinfilamentens längder förblir desamma. ATP-tillförseln i muskeln räcker bara i cirka tre sekunder. Genom att bryta ner glukos och fett omvandlas ADP tillbaka till ATP så att kemisk energi fortfarande kan omvandlas till mekanisk energi.

sjukdomar

Strukturella förändringar i myosin orsakade av mutationer kan leda till muskelsjukdomar. Ett exempel på en sådan sjukdom är familjär hypertrofisk kardiomyopati. Familjens hypertrofisk kardiomyopati är en ärftlig sjukdom som ärvs som ett autosomalt dominerande drag. Sjukdomen kännetecknas av en förtjockning av vänster ventrikel utan utvidgning.

Med en prevalens på 0,2 procent i den allmänna befolkningen är det en relativt vanlig hjärtsjukdom. Denna sjukdom orsakas av mutationer som leder till strukturella förändringar i betamyosin och alfatropomyosin. Detta är inte en utan flera punktmutationer av proteinerna som är involverade i strukturen hos sacomer. De flesta av mutationerna är belägna på kromosom 14. Patologiskt manifesteras sjukdomen som en förtjockning av musklerna i vänster kammare.

Denna asymmetri i tjockleken på myokardiet kan leda till hjärt-kärlplagg med hjärtrytm, andnöd, yrsel, förlust av medvetande och angina pectoris. Även om många patienter har liten eller ingen nedsatt hjärtfunktion, kan progressiv hjärtsvikt utvecklas.