Myosin patří k motoru Proteinů a je mimo jiné zodpovědný za procesy spojené s kontrakcí svalů. Existuje několik typů myosinů, které se všechny podílejí na transportních procesech buněčných organel nebo na posunech v cytoskeletu. Strukturální abnormality v molekulární struktuře myosinu mohou být za určitých okolností příčinou svalových onemocnění.
Co je to myosin?
Myosin je spolu s dyneinem a kinesinem jedním z motorů Proteinů zodpovědný za procesy buněčného pohybu a transportu uvnitř buňky. Na rozdíl od ostatních dvou motorů Proteinů, myosin funguje pouze ve spojení s aktinem. Aktin je zase součástí cytoskeletu eukaryotické buňky. Je tedy zodpovědný za strukturu a stabilitu buňky. Aktin dále spolu s myosinem a dvěma dalšími strukturálními proteiny tvoří skutečnou kontraktilní strukturní jednotku svalu. Dvě třetiny svalových kontraktilních proteinů jsou myosiny a jedna třetina aktin. Myosiny jsou však přítomny nejen ve svalových buňkách, ale také ve všech ostatních eukaryotických buňkách. To platí pro jednobuněčné eukaryoty i pro rostlinné a živočišné buňky. Mikrofilamenta (aktinová vlákna) se podílejí na sestavení cytoskeletu ve všech buňkách a spolu s myosinem kontrolují protoplazmatické proudy.
Anatomie a struktura
Myosiny lze rozdělit do několika tříd a podtříd. V současné době je známo více než 18 různých tříd, přičemž nejvýznamnější jsou třídy I, II a V. Myosin nalezen v svalové vlákno se nazývá konvenční myosin a patří do třídy II. Struktura všech myosinů je podobná. Všechny se skládají z hlava část (myosinová hlava), a krk část a ocasní část. Zde se myosinová vlákna kosterního svalu skládají z přibližně 200 myosinu II molekuly, každý s molekulovou hmotností 500 kDa. The hlava část je geneticky velmi konzervativní. Zařazení do strukturních tříd je určováno hlavně genetickou variabilitou ocasní části. The hlava část se váže na molekulu aktinu, zatímco krk část funguje jako závěs. Ocasní části několika myosinů molekuly shlukujte se dohromady a vytvářejte vlákna (svazky). Molekula myosinu II se skládá ze dvou těžkých řetězců a čtyř lehkých řetězců. Dva těžké řetězce tvoří takzvaný dimer. Delší ze dvou řetězců má strukturu alfa-šroubovice a skládá se z 1300 aminokyseliny. Kratší řetězec se skládá z 800 aminokyseliny a představuje takzvanou motorickou doménu. Tvoří hlavní část molekuly, která je zodpovědná za pohyby a transportní procesy. Čtyři světelné řetězy jsou spojeny s hlavou a krk část těžkých řetězů. Lehké řetězce dále od hlavy se nazývají regulační řetězce a lehké řetězce v blízkosti hlavy se nazývají esenciální řetězce. Mají vysokou afinitu k vápník a tak může řídit pohyblivost krční části.
Funkce a role
Nejdůležitější funkcí všech myosinů je transportovat buněčné organely a provádět posuny uvnitř cytoskeletu v eukaryotických buňkách. V tomto procesu konvenční myosin II molekuly, společně s aktinem a proteiny tropomyosinem a troponin, jsou odpovědné za svalovou kontrakci. Za tímto účelem je myosin nejprve integrován do Z-disků sacomere pomocí proteinového titinu. Šest titinových vláken za tímto účelem fixuje myosinové vlákno. U sacomeru tvoří myosinové vlákno přibližně 100 křížových spojení po stranách. V závislosti na struktuře molekul myosinu a obsahu myoglobinulze rozlišit několik forem svalových vláken. V sacomeru dochází ke kontrakci svalů pohybem myosinu v cyklu křížového přemostění. Nejprve je myosinová hlava pevně připojena k molekule aktinu. Poté se ATP štěpí na ADP a uvolněná energie vede k napětí hlavy myosinu. Současně lehké řetězce zvyšují vápník ionty. To způsobí, že se hlava myosinu připojí k sousední molekule aktinu v důsledku konformační změny. Když je stará vazba uvolněna, napětí se nyní přeměňuje na mechanickou energii tzv. Silou mrtvice. Pohyb je podobný veslu mrtvice. V tomto procesu se myosinová hlava nakloní z 90 stupňů na 40 až 50 stupňů. Výsledkem je svalový pohyb. Během svalové kontrakce se zkracuje pouze délka sacomeru, zatímco délky aktinových a myosinových vláken zůstávají stejné. Dodávka ATP ve svalu trvá pouze asi tři sekundy. Rozbitím glukóza a tuk, ATP se znovu vyrábí z ADP, takže chemická energie může být nadále přeměňována na mechanickou energii.
Nemoci
Strukturální změny myosinu způsobené mutacemi mohou vést na svalová onemocnění. Jedním příkladem takové nemoci je familiární hypertrofie kardiomyopatie. Rodinná hypertrofie kardiomyopatie je dědičné onemocnění, které se dědí autozomálně dominantním způsobem. Toto onemocnění je charakterizováno zesílením levé komory z srdce bez dilatace. Je to relativně běžné srdce onemocnění s 0.2% prevalencí v běžné populaci. Toto onemocnění je způsobeno mutacemi, které vést ke strukturálním změnám betamyosinu a alfatropomyosinu. To zahrnuje ne jednu, ale více bodových mutací proteinů podílejících se na konstrukci sacomeru. Většina mutací se nachází na chromozomu 14. Patologicky se onemocnění projevuje zhrubnutím svalů v levé komory. Tato asymetrie v tloušťce myokardu může mít za následek kardiovaskulární příznaky včetně arytmií, dušnosti, závraťztráta vědomí a angína pectoris. Ačkoli mnoho pacientů má malé nebo žádné zhoršení srdečních funkcí, progresivní srdce za určitých okolností může dojít k selhání.