Contraccion muscular - Ensayo

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Proteínas del sarcómero

- Miosina

La interacción entre la actina y la miosina durante la contracción muscular depende de la concentración de Ca2+ citoplasmática

La miosina es una de las proteínas más grandes del cuerpo, con una masa molecular de aproximadamente 500 kDa y además representa más de la mitad de la proteína muscular. Al microscopio electrónico la miosina se ve como una proteína alargada con dos cabezas globulares. Es el componente principal del filamento grueso en el músculo. Cada molécula de miosina está formada por dos cadenas pesadas (~200 kDa) y cuatro cadenas ligeras (~20 kDa). La cadena pesada puede subdividirse en las regiones de la cola helicoidal y la cabeza globular; las cuatro cadenas ligeras están unidas a las cabezas globulares. El análisis estructural por proteólisis limitada indica que hay dos regiones bisagras flexibles en la molécula de miosina: una donde la cabeza globular se une a la región helicoidal y la otra en la región helicoidal. Los filamentos de miosina se asocian a través de sus regiones helicoidales y se extienden más allá de la línea M hacia la línea Z de cada miofibrilla. Las regiones bisagra permiten la interacción de las cabezas de miosina con la actina y proporcionan la flexibilidad necesaria para que se produzcan interacciones y cambios conformacionales reversibles durante la contracción muscular. La miosina posee varias características que son esenciales para dicha contracción:

Las cabezas globulares de miosina tienen sitios de unión para el ATP y sus productos de hidrólisis, ADP y fosfato (Pi). Las cabezas globulares de miosina tienen una actividad ATPasa dependiente del Ca2+.

La miosina se une de forma reversible a la actina en función de las concentraciones de Ca2+, ATP y ADP + Pi.

La unión del calcio y la hidrólisis del ATP provocan cambios importantes en la conformación de la molécula de miosina y su interacción con la actina.

La actividad ATPasa de la miosina, las interacciones miosina-actina y los cambios estructurales están integrados en el modelo de deslizamiento de filamentos de la contracción muscular. También explican el desarrollo de la rigidez cadavérica. El aumento de Ca2+ en el citoplasma del músculo (sarcoplasma) y el descenso de ATP después de la muerte dan lugar a una fuerte unión entre la miosina y la actina, formando el tejido muscular rígido.

- Actina

La actina está formada por subunidades de 42 kDa conocidas como actina G (globular), que polimerizan en una forma filamentosa (actina F). Dos cadenas de polímeros se enrollan entre sí para formar el miofilamento de actina F. La actina F es el principal componente del filamento fino e interacciona con la miosina en el complejo actomiosina. Las cadenas de actina F se extienden en direcciones opuestas desde la línea Z, superponiéndose con las cadenas de miosina que se extienden desde la línea M. Cada filamento grueso que contiene miosina está rodeado por seis filamentos finos que contienen moléculas de actina. Cada filamento fino interacciona con tres filamentos gruesos que contienen miosina.

- Tropomiosina y troponinas

Las troponinas modulan la interacción entre actina y miosina

La activación de la contracción muscular en el músculo estriado por el calcio implica a proteínas asociadas a los filamentos finos, la tropomiosina y las troponinas. La tropomiosina es una proteína fibrosa que se extiende a lo largo de los surcos de la actina F; cada molécula contiene 7 subunidades de actina G. La tropomiosina interviene en la estabilización de la actina F y en la coordinación de los cambios conformacionales de las subunidades de actina durante la contracción. En ausencia de Ca2+, la tropomiosina bloquea el lugar de unión de la miosina a la actina.

Un complejo de troponinas se une a la tropomiosina: Tn-T (de unión a tropomiosina), Tn-C (de unión a calcio) y Tn-I (subunidad inhibidora). La unión de calcio a la Tn-C, una proteína de tipo calmodulina, induce cambios en laTn-I, que modifican la interacción entre tropomiosina y actina, exponiendo el sitio de unión a la miosina en la actina F y permitiendo interacciones actina-miosina. Véase una descripción del uso diagnóstico de las determinaciones de las troponinas cardíacas en el cuadro “Aplicaciones clínicas: Diagnóstico del infarto de miocardio”.

- Titina

La titina modula la tensión pasiva del músculo

La titina es la proteína más grande del cuerpo humano, con más de 34.000 aminoácidos y una masa de unos 3.800 kDa. Desde el punto de vista estructural, la titina se extiende hasta la mitad de la longitud del sarcómero, con su extremo N-terminal anclado en la línea Z, y su extremo C-terminal al filamento grueso en la línea M. La titina posee un dominio PEVK elástico y extensible (rico en prolina, glutamina, valina y lisina) que contribuye a la tensión pasiva del músculo esquelético y miocárdico, y un dominio cinasa que participa en la señalización intracelular. Dependiendo del músculo esquelético, la titina puede ser responsable de más de la mitad de la tensión pasiva del músculo, y contribuye a la propiedad de resorte del sarcómero; cuando un músculo se estira, la energía potencial se almacena en el dominio PEVK, que recula durante la relajación. Las mutaciones en una región de la titina pueden ocasionar una enfermedad genética cardíaca (p. ej., miocardiopatía hipertrófica), mientras que una mutación en cualquier punto del gen provoca solamente una enfermedad del músculo esquelético (p. ej., distrofia muscular de las cinturas escapular y pelviana).

PROCESO CONTRÁCTIL

Modelo de deslizamiento de filamentos de la contracción muscular

El modelo de deslizamiento de los filamentos describe cómo una serie de cambios químicos y estructurales en el complejo actomiosina pueden inducir a un acortamiento del sarcómero

La respuesta contráctil depende de la formación reversible y dependiente de Ca2+ de enlaces (o puentes) cruzados entre la cabeza de miosina y su sitio de unión a la actina. Después de la formación de los enlaces cruzados tiene lugar un cambio confor- macional en las regiones bisagra de la miosina que proporciona el golpe de potencia (o de fuerza) para la contracción muscular. Este cambio conformacional, la relajación de la forma de alta energía