Müosiin

Müosiin kuulub motoorsete valkude hulka ja vastutab muu hulgas lihaste kokkutõmbumisega seotud protsesside eest. On olemas erinevat tüüpi müosiinid, mis kõik osalevad rakuorganellide transpordiprotsessides või nihketes tsütoskeleti sees. Müosiini molekulaarstruktuuri struktuurilised kõrvalekalded võivad teatud tingimustel olla lihaste haiguste põhjustajaks.

Mis on müosiin?

Koos düneiini ja kinesiiniga on müosiin üks motoorsetest valkudest, mis vastutavad raku liikumise ja rakus toimuvate transpordiprotsesside eest. Vastupidiselt kahele motoorvalgule toimib müosiin ainult aktiiniga. Aktiin on omakorda osa eukarüootse raku tsütoskeletist. Seetõttu vastutab see raku struktuuri ja stabiilsuse eest.

Lisaks moodustavad müosiiniga aktiin ja kaks muud struktuurvalku lihase tegeliku kontraktiilse struktuuriüksuse. Kaks kolmandikku lihaste kontraktiilsetest valkudest on müosiinid ja üks kolmandik aktiini. Kuid müosiinid ei esine mitte ainult lihasrakkudes, vaid ka kõigis teistes eukarüootsetes rakkudes. See kehtib nii üherakuliste eukarüootide kui ka taime- ja loomarakkude kohta. Mikrofilamendid (aktiini filamendid) osalevad tsütoskeleti struktuuris kõigis rakkudes ja kontrollivad koos müosiiniga protoplasmaatilisi voolusid.

Anatoomia ja struktuur

Müosiinid võib jagada erinevatesse klassidesse ja alaklassidesse. Praegu on teada üle 18 erineva klassi, kõige olulisemad on I, II ja V klass. Lihaskius leiduvat müosiini nimetatakse tavaliseks müosiiniks ja see kuulub II klassi. Kõigi müosiinide struktuur on sarnane. Need kõik koosnevad peaosast (müosiinpea), kaelaosast ja sabaosast.

Skeletilihaste müosiinfilament koosneb umbes 200 müosiin II molekulist, molekulmassiga 500 kDa. Peakate on geneetiliselt väga konservatiivne. Struktuuriklassidesse jagunemise määrab peamiselt sabaosa geneetiline varieeruvus. Peaosa seostub aktiinimolekuliga, kaelaosa aga liigendina. Mitme müosiinimolekuli sabaosad kogunevad ja moodustavad kiud (kimbud). Müosiin II molekul koosneb kahest raskest ja neljast kergest ahelast.

Kaks rasket ahelat moodustavad niinimetatud dimeeri. Kahest ahelast pikemal on alfa-heeliksi struktuur ja see koosneb 1300 aminohappest. Lühem ahel koosneb 800 aminohappest ja esindab niinimetatud motoorset domeeni, moodustades molekuli peaosa, mis vastutab liikumiste ja transpordiprotsesside eest. Neli kerget ahelat on ühendatud raskete ahelate pea ja kaelaga. Peast kaugemal olevaid kergeid ahelaid nimetatakse regulatiivseteks ja pea lähedal olevaid kergeid ahelaid olulisteks ahelateks. Nad on kaltsiumi suhtes väga afiinsed ja suudavad seega kontrollida kaelaosa liikuvust.

Funktsioon ja ülesanded

Kõigi müosiinide kõige olulisem funktsioon on rakuorganiidide transportimine eukarüootsetes rakkudes ja nihkumine tsütoskeleti piires. Tavalised müosiin II molekulid koos aktiini ning valkude tropomüosiini ja troponiiniga põhjustavad lihaste kokkutõmbumist. Selleks integreeritakse müosiin kõigepealt sacomeri Z-ketastesse, kasutades valgu titaini. Kuus titaanfilamenti fikseerib müosiinfilamendi.

Sacomeris moodustab müosiinfilament külgedega umbes 100 ristühendust. Sõltuvalt müosiinimolekulide struktuurist ja müoglobiini sisaldusest võib eristada mitut lihaskiudude vormi. Lihase kokkutõmbumine toimub sacomeri sees müosiini liikumise tõttu sildadevahelises tsüklis. Esiteks on müosiini pea kindlalt aktiini molekuli külge kinnitatud. Seejärel jagatakse ATP ADP-ks, kusjuures vabanenud energia viib müosiini pea pingesse. Samal ajal tagavad kerged ahelad kaltsiumiioonide suurenemise. See põhjustab müosiini pea kinnitumist konformatsioonilise muutuse tagajärjel naabruses asuvale aktiini molekulile.

Vana ühenduse vabastades muundatakse pinge mehaaniliseks energiaks nn jõu löögi abil. Liikumine sarnaneb aeru löögiga. Müosiini pea kaldub 90 kraadi vahemikus 40-50 kraadi. Tulemuseks on lihaste liikumine. Lihaste kokkutõmbumise ajal lüheneb ainult sacomeri pikkus, aktiini ja müosiinfilamentide pikkused jäävad samaks. Lihase ATP-varustus on piisav ainult umbes kolmeks sekundiks. Glükoosi ja rasva lagundamisel muundub ADP tagasi ATP-ks, nii et keemilise energia saab ikkagi muundada mehaaniliseks energiaks.

Haigused

Mutatsioonide põhjustatud müosiini struktuurimuutused võivad põhjustada lihashaigusi. Sellise haiguse näiteks on perekondlik hüpertroofiline kardiomüopaatia. Perekondlik hüpertroofiline kardiomüopaatia on pärilik haigus, mis päritakse autosomaalse domineeriva tunnusena. Haigust iseloomustab vasaku vatsakese paksenemine ilma laienemiseta.

Kui levimus elanikkonnas on 0,2 protsenti, on see suhteliselt tavaline südamehaigus. Selle haiguse põhjustavad mutatsioonid, mis põhjustavad betamüosiini ja alfatropomüosiini struktuurimuutusi. See ei ole sacomeri struktuuris osalevate valkude üks, vaid mitu punktmutatsiooni. Enamik mutatsioone asub 14. kromosoomis. Patoloogiliselt avaldub haigus vasaku vatsakese lihaste paksenemisena.

See südamelihase paksuse asümmeetria võib põhjustada südame-veresoonkonna kaebusi koos südame rütmihäirete, õhupuuduse, pearingluse, teadvusekaotuse ja stenokardiaga. Ehkki paljudel patsientidel on nende südamefunktsioon vähene või puudub üldse, võib areneda progresseeruv südamepuudulikkus.