Мышечные протеины: Рейтинг лучших протеинов для набора мышечной массы

Содержание

Химия фитнеса, или Зачем бодибилдерам протеины

Дело в том, что в изолятах белок уже частично расщеплен на отдельные аминокислоты, а потому сразу поступает в кровь через стенки кишечника, чтобы прибыть с ней на место назначения в качестве строительного материала. Цельные молекулы белка из обычной еды усваиваются медленнее, так как организму еще нужно «порезать» их на части. 

Сразу после тренировки рецепторы, чувствительные к напряжению мышц, активны как никогда — самое время скорее обеспечить организм аминокислотами, из которых он сотворит красивые мускулы.

«Но стоит помнить, что избыток белка организм переработать в мышцы не сможет. Его оптимальное количество зависит от полученной нагрузки, ее цели, веса человека, пола… В среднем на килограмм тела требуется от одного до двух граммов белка. Излишек частично уйдет в виде продуктов метаболизма белка с мочой, что дополнительно нагрузит и без того активно работающие почки, а часть превратится в жир точно так же, как и избыток жиров и углеводов. Если уж вы приняли решение пить белковые коктейли, сначала рассчитайте количество протеина в вашем рационе и внесите коррективы», — советует эксперт.

Микроэлементы и аминокислоты

Помимо белка, организму нужны микроэлементы и витамины. Обычно человек восполняет их нехватку пищей, но при активных тренировках повышается скорость метаболизма и организм быстрее выводит микроэлементы с мочой и потом. 

«Если человек интенсивно тренируется, ему просто необходимы дополнительные источники витаминов и микроэлементов. Одно важное замечание — принимать их следует только после консультации с врачом и исследования микроэлементного состава организма. Очень жаль, что пока эта практика не столь распространена ни в среде профессиональных спортсменов, ни в фитнес-клубах. Ведь только анализ точно покажет, чего не хватает в организме человека», — подчеркивает Евгений Ачкасов. 

Довольно большое количество микроэлементов поступает в организм с пищей, но некоторые необходимые для жизнедеятельности вещества наше тело вырабатывает самостоятельно. Например, синтезируется глютамин — аминокислота, позволяющая мышцам производить гликоген, — источник глюкозы. В почках и поджелудочной железе синтезируются три важные аминокислоты — аргинин, глицин и метионин, которые печень исправно собирает в единое целое для выработки креатина. Это еще одна кислота — катализатор энергетического обмена в мышцах. 

Протеин — главное сырье формирования мышечной ткани / Блог компании GEON

Протеин буквально переводится с латинского как «белок». Белки разного происхождения имеют разный аминокислотный состав. А вот уже аминокислоты – это фундаментально базовые компоненты клеток нашего тела, из которых формируются ткани.


Функции белка в организме
  • Белок, а точнее аминокислоты выполняют множество функций в нашем теле.

  • Белок является сырьем формирования мышечной ткани и поэтому его рассматривают как важный продукт или добавку для спортсменов.

  • Кроме формирования клеток и тканей, белок выполняет транспортную функцию.

  • Очень актуальна роль белка в работе иммунной системе.

  • Ряд гормонов имеют пептидную (белковую) природу и регулируют наш метаболизм (инсулин, пролактин, паратгормон, тиреоидные гормоны и прочие).

  • Также белок может выступать в роли рецепторов в различных процессах.

Поэтому важность белка колоссальна и добавки на основе протеина могут быть полезны не только для профессиональных спортсменов, но и для обычных людей, питание которых оставляет желать лучшего.

Обычно подобные проблемы, часто характерны современному человеку – нет систематических приемов пищи, отсутствует разнообразие и страдает качество еды. Это касается и атлетов, у которых успех в спорте неразрывно связан с тренировками, соблюдением режима и грамотным питанием. 

Отличие белка из простой пищи и протеина из банки

В принципе отличия нет и порошок протеина ничем не хуже куска мяса на обед. Но во всем есть свои нюансы.

Безусловно, при достаточном количестве времени лучше съесть, скажем, куриное мясо после тренировки. Но вам нужно будет заранее его приготовить, погреть, пережевать и переварить, чтобы аминокислоты помогли вашим мышцам после занятий.

Протеиновый коктейль имеет состав, в котором много белка и практически нет жиров и углеводов (если вы делаете напиток на воде), а также высокую скорость усвоения. 

WheyProtein — сывороточный протеин


Самый частый вид белка в настоящее время – это Whey Protein (сывороточный белок). Такой протеин получает абсолютно натурально из молочных продуктов.

Сыворотка (нерастворимая белковая часть) отделяется при производстве творога или сыра. Обычно в такой сыворотке примерно 60-70% белка, а если ее дополнительно очистить от жиров и лактозы (молочного сахара), то получится изолят сывороточного протеина. В последнем доля белка может достигать уже 80-90%, что будет особенно интересно профессиональным спортсменам во время строгой диеты и людям, которые имеют непереносимость лактозы.

ExecellentWhey от GEON


Хороший представитель сывороточных протеинов – это Execellent Whey от GEON, в основе которого концентрат сывороточного белка. На порцию в 30 гр во всех вкусах 24 гр белка и 22 гр в ароматике «шоколад» (из-за того, что технически трудно получить данный вкус без добавления какао порошка, что автоматически повышает количество жира на порцию). Как видите, в любой ароматике получается коктейль с уровнем белка более 70%.

Если вас не беспокоит непереносимость лактозы, то добавление молока в напиток сделает коктейль вкуснее и насыщеннее по составу. Но учитывайте, что кроме дополнительного белка вы получите также углеводы и жир, в зависимости от выбранного молока.

Если раньше в линейке протеинов GEON не было огромного выбора вкусов, то сейчас стало куда больше вариантов. Кроме изначальных вкусов «банан», «шоколад» и «печенье со сгущенным молоком», теперь появились «клубника со сливками», «карамель чизкейк», «карамель с печеньем и корицей» и «кокос».


Подведем итоги

Как видите, напиток на основе сывороточного белка может быть хорошим конкурентом сладким и калорийным коктейлям. Вы можете выпить протеин, даже если не занимаетесь, так как калории от белка куда полезнее, чем те, что мы получаем из жиров и углеводов. Особенно ближе к вечеру, когда у большинства людей значительно снижается уровень физической активности.

Но хочу обратить ваше внимание, что такие нутрицевтики не зря называют «добавками», так как их цель дополнить ваш рацион, а не быть основой получения белков. То есть, вы можете спокойно выпить одну или две порции, особенно в дни тренировок, но также не забывайте про обычную еду! Протеин – это не чудодейственный порошок, с банки которого человек набирает килограмм мышечной массы. Протеин – это обычная еда в удобной и вкусной форме.

 Автор статьи: врач-нутрицевт Александр Калинченко

Протеины для роста мышечной массы

Рост мышц возможен только если организм получает достаточное количество протеина. Без этого о внушительной мускулатуре можно забыть. Из обычной пищи получить необходимый объем белка достаточно сложно. На помощь приходят протеиновые коктейли!

Сортировать- Увеличению цены- Уменьшению цены- Названию- Производителю

Обычно протеины для мышц – это концентраты высококачественных белков в форме порошка. Наверняка вы не раз встречали на различных форумах, посвященных здоровью, спорту, активному образу жизни объявления «куплю протеин». Протеин стимулирует внутриклеточный синтез белка и является строительным материалом. Потребность в белках (протеине) напрямую зависит от интенсивности нагрузок. С ростом нагрузок протеины для мышц должны потребляться в большем количестве. В день требуется примерно 2-3 грамма протеина на килограмм веса спортсмена. Если Вы понижаете калорийность пищи или хотите похудеть, то очень важно увеличить количество потребляемого протеина. Это позволяет набрать рельеф и сбросить лишний вес, не теряя мышечную массу. Для спортсменов очень важно включать в рацион сывороточный протеин, делая из него протеиновый коктейль. Если Вы по каким-либо причинам не принимаете сывороточный протеин, то можете заменить его на протеиновый коктейль, содержащий яичный, молочный, соевый, казеиновый, растительный или протеин животного происхождения. Такой протеиновый коктейль полезен тем, что содержащиеся в нем протеины усваиваются с разной скоростью, что обеспечивает длительное поступление аминокислот в организм. При определении подходящего препарата культурист не должен идти на поводу у рекламы и следовать формуле «куплю протеин и попробую». Самым популярным является сывороточный протеин, но выбирая протеины для мышц и другие пищевые добавки, важно проконсультироваться со специалистом, который подберет оптимальный вариант. «Проконсультируюсь со специалистом и куплю протеин, подходящий именно мне», – так должен рассуждать спортсмен.

Как протеин влияет на рост мышц?

Многие начинающие атлеты задаются вопросом: «зачем нужен протеин?». На самом деле белок (англ. протеин) играет одну из самых объемных и в то же время важных ролей в любом живом организме, и человек – не исключение. Существует целый подраздел биохимии, который старается познать природу белков. Так в чем заключается действие протеина?

Не будем вдаваться в дебри биохимии, отметим лишь, что все мышцы человека, в том числе и гладкие, состоят из белков. Цель любой бодибилдерской тренировки сводится к нанесению микро-травм на клеточном уровне. Такие «травмы» при должном отдыхе и питании восстанавливаются сверх начального уровня (явление суперкомпенсации) – что приводит к росту мышц. Белок служит пластическим материалом. Представьте аналогию с постройкой дома. Вы не можете соорудить что-либо без подходящих материалов, роль которых в нашем организме играют белки, точнее – аминокислоты.

Высокий уровень аминокислот (белков) в крови усиливает синтез белковых структур (мышц). Разумеется, этот процесс начинается не только благодаря еде. Здесь важно поддерживать нормальный гормональный фон и много спать, но это уже ответвление от основной темы. В общем и целом, именно из белка строятся наши мышцы, но только в условиях регулярных тренировок и должного отдыха.

Помогут ли протеиновые добавки набрать мышечную массу? – безусловно, да. Дело в том, что зачастую атлетам новичкам и даже некоторым опытным любителям сложно съесть необходимое количество калорий (белков, жиров и углеводов) из естественного рациона. Обычная еда долго переваривается и помимо этого на ее приготовление уходит много времени. Но, пожалуй, самым главным минусом является наличие в белковой еде большого количества жиров. Мясо, яйца, молочные продукты – все это зачастую имеет высокий процент жирности, что в свою очередь плохо отражается на вашем внешнем виде и здоровье. Выход из ситуации прост.

Спортивные протеины практически полностью очищены от жиров и углеводов. Сами молекулы при этом проходят тщательную фильтрацию, благодаря которой вам не придется перегружать желудок. Белковые молекулы практически сразу направятся в кишечник, где благополучно всасываются. Получается, что протеиновые комплексы не нагружают пищеварительную систему, не обладают повышенной жирностью и при этом могут похвастаться высокой скоростью усвоения. Именно эти факты поспособствовали огромной популярности протеиновых добавок.

Протеин для набора мышечной массы важен не меньше углеводов. Стоит отметить, что белки могут успешно заменять углеводы в рационе, яркий тому пример – низкоуглеводная диета. В то же время углеводы и жиры не могут заменить собой протеин. Это в очередной раз доказывает уникальность и важность белков.

Зачем принимать протеин

Стоит отметить, что протеиновые добавки могут использоваться совершенно в различных целях, будь то набор мышечной массы или похудение. В первом случае это не просто поставка пластического материала организму, но и стимулирование восстановительных процессов. Само по себе здоровое питание подразумевает нормальное количество белка, которое довольно сложно получить из обычного рациона. К тому же, это дорого с финансовой точки зрения. К счастью, покупка протеинового комплекса избавляет вас от такой «головной боли».

При всем этом не следует преувеличивать значение белков. Человеческий организм использует все три вида макронутриентов: белки, жиры и углеводы. Без должного уровня энергообмена ваши мышцы никогда не вырастут. Так что, помимо белков уделяйте внимание углеводам и не забывайте про жиры. Для поддержания суточной калорийности существуют специализированные белковые комплексы – гейнеры. Это своего рода смесь протеина и углеводов.

Следуя таким простым правилам и регулярно тренируясь в интенсивном режиме, вы обязательно нарастите заветные мышечные объемы.

Побочные эффекты протеина

Если кто-то утверждает вам, что протеин вреден, напомните ему о том, что все что мы едим, в подавляющем большинстве, состоит из тех или иных белков разной аминокислотной ценности. Практически все источники углеводов несут в себе неполную аминокислотную цепь, а жиры в свою очередь всегда располагаются на белковых источниках, будь то мясо или молоко.

Протеин в виде добавки не может быть вреден, так как не требует от желудка усилий для переваривания. Сырьем для создания тех или иных белковых комплексов является молочная сыворотка – побочный продукт при изготовлении сыров, творога и т.п. В общем, протеиновые добавки – это такой же натуральный продукт, как и мясо. Грубо говоря, производитель спортивного питания попросту подвергает белок механической фильтрации, дабы отделить протеин от жиров и углеводов.

Что такое протеин, это ведь что-то связанное с допингом?

Правда, что если его есть, то возникнут проблемы с печенью, потенцией и т. д. и ответы на другие популярные вопросы об этой спортивной добавке.

Опасливое отношение к спортивному питанию, увы, наследие времен СССР, когда протеины, аминокислоты, гейнеры и энергетики для советского человека стояли в одном ряду с анаболическими стероидами. К сожалению, это заблуждение сохранилось и до наших дней.

В оригинале слово «протеин» – это синоним слова «белок» (protein (лат.) — белок (рус.)). Именно его процентное содержание, вместе с содержанием углеводов и жиров, указывается на упаковке каждого пищевого продукта. Поскольку белок является главной составляющей любого организма, его употребление в достаточном количестве значительно важнее, чем достаточное поступление в организм витаминов и микроэлементов. Попадая в организм с пищей любой белок расщепляется пищеварительной системой до отдельных аминокислот, которые, попадая в кровь, разносятся по всему организму, из которых строятся собственные мышечные клетки. Поэтому чем легче будет усваиваться поступаемый в организм белок, тем лучше будет идти восстановление мышц при сильных нагрузках и рост новой мышечной ткани.

По сути протеины — это обыкновенная еда. Много лет назад, на заре их производства, они представляли из себя обычное сухое молоко. Постепенно его стали обезжиривать (жир, скрывающий рельеф — главный враг культуристов). Затем — добавлять витамины и минералы. С развитием промышленных технологий удалось разделить молочносывороточный белок и казеин (два составляющих молочного белка). Казеин обладает крайне низкой степенью усвояемости, в то время как молочносывороточный белок усваивается быстро и почти на 100%. Постепенно молочный белок стали расщеплять даже на отдельные аминокислоты, тем самым максимально облегчив работу пищеварительной системе человека и сделав протеины отличным источником белка для спортсменов.

Со временем выяснилось, что для роста мышц необходим далеко не только белок, но и углеводы — энергия для строительства новых мышечных клеток. И в протеины начали добавлять различные углеводы — глюкозу, фруктозу, мальтодекстрин и т. д. В итоге появились гейнеры — высококалорийные смеси белка и углеводов, идеально подходящие для набора массы. Протеины стали делать уже не только из молока, но и из яиц (яичный белок самый ценный и признан эталонным) и сои.

В настоящее время протеины ушли далеко от своего прародителя: сухого молока. Доступным стал гидролизованный белок (гидролизат) — цепочки молекул из 2-3 аминокислот. Для того, чтобы усвоить такой белок организму почти ничего не надо делать. Это очень важно, когда организму необходимо усиленное питание при физических нагрузках. Пищеварительная система просто не сможет по 4-5 раз в день справляться со свежими окорочками или бифштексами.

Еще одно бытующее заблуждение — то, что протеины (гейнеры, энергетики, аминокислоты и т. д.) необходимы только бодибилдерам. Это не так. За рубежом спортивное питание используется практически во всех активных видах спорта — хоккей, футбол, бокс, борьба, баскетбол, бег и т. д. Даже теннисисты на кортах пьют энергетики, чтобы поддерживать свои силы во время многочасовых матчей. Девушки, занимающиеся фитнесом, шейпингом, аэробикой используют протеины в своих диетах для получения нужных питательных веществ без лишнего жира, который неизбежно присутствует во всех «обычных» продуктах.

Единственная опасность заключается (впрочем, как и в любой другой области) в покупке недоброкачественного товара. К сожалению, многие отечественные «дельцы от спорта», используя ограниченность в средствах многих людей, уже приноровились изготавливать низкокачественное и дешевое спортивное питание, от которого ничего кроме расстройства желудка получить не удастся. Однако избежать этого достаточно просто — не надо кидаться на крайне дешевые протеины в красивых упаковках и покупать их только в специальных магазинах.


Протеин: состав, польза для спортсмена

Протеин, состав которого мы рассмотрим, является популярной пищевой добавкой. Цель ее использования – обеспечить питание организма (прежде всего мышц) белком при активных занятиях спортом. 

Для чего спортсмену нужен белок?

Достаточное количество белка требуется для поддержания и наращивания мышечной массы, для роста силовых показателей, а также для укрепления и восстановления всех тканей организма: суставов, сухожилий, кожи, стенок сосудов и т.п.

При активных занятиях спортом скорость метаболизма повышается, и аминокислот из белков пищевого рациона начинает не хватать. Здесь и приходит на помощь протеин – белковые добавки, обеспечивающие выносливость, работоспособность и рост мышц. Сывороточный протеин (whey), к примеру, очень быстро восполняет нехватку в аминокислотах. Состав сывороточного протеина определяет быстроту и относительную легкость его усвоения, благодаря чему его часто принимают за полчаса-час перед тренировкой, или сразу после.

Состав протеина

Поскольку очень многих волнует вопрос о том, какой у протеина состав, и как это влияет на выбор, то рассмотрим 2 самых важных момента.

1. Состав протеиновой смеси по степени очистки и обработки. Здесь выделяют 3 основные типа протеина:

  • концентрат, содержащий от 60 до 80 % чистого белка,
  • изолят, включающий до 95 % белка,
  • гидролизат, являющийся даже не просто 95-100% протеином, но и предварительно расщепленным ферментами до ди- и трипептидов, что повышает легкость и скорость усвоения.

Кроме белков в составе концентрата (и в ничтожных  количествах – изолята) присутствуют углеводы и жиры. Как правило, они не сильно ухудшают свойства протеина. Необходимо лишь следить, чтобы чистого белка в добавке не было меньше 70-75 %.

2. Аминокислотный состав хорошего протеина должен восполнять потребность организма в незаменимых аминокислотах. Их всего 9:

  1. лейцин,
  2. изолейцин и
  3. валин (вместе называемые BCAA),
  4. гистидин,
  5. лизин,
  6. метионин,
  7. треонин,
  8. фенилаланин и
  9. триптофан.

Сывороточный протеин имеет практически оптимальный состав аминокислот. Ниже нормы в нем только содержание гистидина и треонина. В этом белке также мало аргинина, важной аминокислоты, относящейся к частично заменимым.

Комплексный протеин решает эту проблему. В него входят разные по аминокислотному составу белки, которые дополняют друг друга, образуя смесь с идеальным аминокислотным профилем.

Еще одна проблема связана с тем, что недобросовестные производители могут добавлять в протеиновые смеси удешевляющие добавки (соевый белок, лецитин, большое количество эмульгаторов, пеногасителей, подсластителей и т.п.) Содержание белка (точнее незаменимых аминокислот) в таком протеине будет ниже и его анаболические качества будут хуже. Поэтому приобретать хороший сывороточный протеин следует только у проверенных добросовестных производителей.

Какой протеин оптимален?

Для ответа на этот вопрос необходимо понимать, для чего спортсмен планирует использовать протеин, какие он ставит перед собой цели.

1. К примеру, для набора массы можно особо не привередничать: подойдет практически любой сывороточный протеин, купить который Вы сможете. Главное тут – общее количество белка. Но даже если в смеси его будет меньше, можно просто взять чуть больше порцию.

2. А вот если Вы сушитесь, или стремитесь похудеть – вот тут лучше выбрать изолят, поскольку в нем меньше остаточных углеводов и жиров. Кстати, и тем, кто страдает непереносимостью лактозы, лучше тоже выбирать изолят, поскольку в нем полностью отсутствует молочный сахар. Состав изолята протеина, как мы уже говорили, более очищенный, белка в нем более 95 %.

Если говорить об аминокислотном профиле, то наилучшим выбором будет мульти протеин, или казеин – в них все незаменимые аминокислоты присутствуют в необходимых количествах. Если Вы не хотите вдаваться в подробности, то смотрите на содержание аминокислот BCAA. Состав молочного протеина (сывороточного и казеина) в этом отношении всегда на уровне, в отличие, скажем, от яичного или говяжьего. BCAA являются главными анаболическими аминокислотами – именно они активно подавляют катаболическое разрушение мышц и стимулируют синтез белка в мышечных клетках.

Поскольку состав протеина whey protein характеризуется низким количеством аргинина, то если Вы употребляете сывороточный протеин перед тренировкой, то обязательно принимайте аргинин дополнительно, поскольку именно аргинин усиливает пампинг и улучшает кровоснабжение мышц, то есть обеспечивает лучшее снабжение мышц кислородом и питательными веществами, а также более быстрое удаление шлаков и молочной кислоты.

Итак, состав протеина whey (сывороточного) обеспечивает хороший рост сухой мышечной массы, поскольку в нем присутствует достаточное количество незаменимых аминокислот (особенно BCAA), а также своевременное восстановление после тренировок.

Как выбрать протеин для набора мышечной массы

Протеин включают в свой рацион даже люди, не занимающиеся спортом, если не получают достаточно белка с пищей или восстанавливаются после операции или травмы. Впервые выбрать протеин сложно – непонятно, чем отличается содержание банок с красивым дизайном. Попробуем разобраться.

Каким бывает протеин?

Основные различия между видами протеина – в сырье. От него зависит скорость усвоения, а она влияет на то, для какой задачи порошок будет эффективен. Самые популярные виды:

  1. Казеиновый протеин делают из коровьего молока. Он медленно усваивается – примерно 5–8 часов. За счет этого дает чувство сытости и подходит для замены приема пищи, эффективен при похудении и сушке.
  2. Сывороточный изготавливают из молочной сыворотки. Усваивается за 30–40 минут и меньше нагружает ЖКТ. Это самый действенный вариант для наращивания мышечной массы. У сывороточного протеина выделяют три формы с учетом содержания чистого белка:
  • концентрат – 70–85%;
  • изолят – 95%;
  • гидролизат – 99%.
  • Яичный протеин, как и казеиновый, усваивается долго, поэтому позволяет чувствовать сытость на протяжении всего дня. Хорош для худеющих. Существенное отличие от протеина из молока – большее содержание аминокислот. Это лучший вариант для постепенного набора мышечной массы.
  • Соевый и растительный. Белок из злаковых, бобовых и сои помогает набрать мышечную массу и поддерживать баланс нутриентов в организме так же эффективно, как и белок животного происхождения. Растительный протеин усваивается легко, не нагружает ЖКТ. Скорость усвоения зависит от конкретного сырья, например, для соевого нужно около 2 часов. На спортивные результаты при правильно подобранных тренировках он влияет так же, как и другие виды добавки.
  • Если хотите быстро набрать мышечную массу, лучше купить сывороточный протеин. Чтобы сбалансировать питание или похудеть, подойдет казеиновый, яичный или растительный.

    Бывает протеин, составленный из нескольких видов белка. Разные компоненты смеси усваиваются с разной скоростью, поэтому оказывают комплексное воздействие. Эффект таких смесей напрямую зависит от состава.

    На что еще обратить внимание при выборе протеина?

    Надежнее покупать добавки в магазинах, которые сотрудничают с известными брендами и могут предоставить вам сертификаты качества продукции. Перед тем, как купить протеин, расскажите консультанту о:

    • своих целях,
    • режиме и интенсивности тренировок или другой физической активности,
    • особенностях питания и здоровья, например, о непереносимости лактозы или вегетарианстве.

    Эти сведения важны при выборе, они же помогут посоветовать вам режим приема. Также стоит проверить состав добавки – объем белка в порции, количество сахара и углеводов, калорийность.

    Вкусовые добавки и ароматизаторы добавляют в порошок, чтобы сделать прием приятнее. Если покупаете протеин впервые, берите распространенный вкус, который точно не испортит первое впечатление от приема – шоколадный, банановый или ванильный.


    Muscle Protein – обзор

    Семейства мультигенов кодируют мышечные белки

    Насколько нам известно, существует несколько изоформ всех миофибриллярных белков. Они кодируются семействами генов, вероятно, у всех видов млекопитающих. Экспрессия этих генов, как правило, специфична для тканей или типов волокон, и для многих существуют фетальные, взрослые и (для некоторых) неонатальные изоформы.

    Геном человека содержит 20 или более генов актина и псевдогенов (или их больших сегментов), распределенных по нескольким хромосомам.По-видимому, в ходе эволюции гены актина часто удваивались. Как упоминалось ранее, шесть генов актина экспрессируются в значительном количестве у видов млекопитающих тканеспецифическим образом. Гены скелетного и миокардиального актина расположены на хромосомах 1 и 15 соответственно.

    Ген MHC мышц типа I расположен на хромосоме 14 как у человека, так и у мыши. Этот ген также кодирует кардиальный β MHC, хотя они не являются идентичными белками. MHC типа II скелетных мышц находятся на хромосоме 17 у людей (11 у мышей).Существует также сердечный α MHC и эмбриональный и неонатальный сердечный и скелетный MHC.

    Точно так же существует множество генов для регуляторных белков. В случае тропонина, например, есть два гена скелетных мышц для Tn I, один экспрессируется в быстрых, а другой в медленных волокнах, и сердечный Tn I, специфичный для миокарда. Сердце плода экспрессирует этот Tn I вместе с медленным скелетным Tn I. Сердечный Tn I на 30-32 аминокислоты длиннее, чем любой скелетный Tn I, и поэтому его легко отличить от них.У пациентов с инфарктом миокарда (ИМ) Tn I появляется в плазме примерно через 4 часа после инфаркта и остается повышенным в течение примерно семи дней. Для Tn C также имеется два скелетных гена и один кардиальный ген. Tn T также имеет две формы скелетных мышц, одну быструю и одну медленную. Существуют также две изоформы Tn T сердца взрослых, называемые Tn T 1 и Tn T 2 , и две изоформы Tn T сердца плода. Считается, что в каждом возрасте эти две формы возникают в результате альтернативного сплайсинга РНК. Преобладающей взрослой изоформой является Tn T 2 , и было обнаружено, что Tn T 2 в сыворотке повышается примерно через четыре часа после инфаркта миокарда и остается обнаруживаемым в течение примерно 14 дней.Хотя сообщалось, что и Tn T, и Tn I на 90% (или более) чувствительны и специфичны для ИМ, было обнаружено, что Tn I не подвергается онтогенной рекапитуляции при повреждении тканей, что дает ему преимущество перед CKMB (или Tn T). ) при подозрении на ИМ. Либо Tn T, либо Tn I могут использоваться клинически, а анализ тропонина стал частью стандарта лечения в случаях подозрения на ИМ. У лиц с нестабильной стенокардией, у лиц с повышенным уровнем сердечных тропонинов (особенно Tn I и Tn T) гораздо больше шансов, чем у других, иметь сердечные события в ближайшие месяцы, поэтому анализ тропонина имеет как прогностическое, так и диагностическое значение.

    Аналогичным образом, множественные гены, альтернативный сплайсинг РНК и посттрансляционные модификации приводят к образованию множественных незаменимых и регуляторных легких цепей, тропомиозинов, тайтинов и других миофибриллярных белков. Ферменты энергетического пути по-разному экспрессируются в различных типах скелетных волокон, в сердечных и гладких мышцах и на разных стадиях развития. Это также относится к регуляторным белкам Ca 2+ , таким как SR Ca 2+ -ATPase, где имеется один ген, экспрессируемый в волокнах FT, называемый SERCA1, и другой ген, называемый SERCA2, в волокнах ST и сердца.

    Нуклеотидные последовательности множественных копий генов со временем расходятся. Однако первичная структура актина должна сохраняться, как упоминалось ранее, из-за большого количества специфических сайтов связывания по отношению к количеству аминокислот. Последовательность актина слизевика Physarum polycephalum отличается только на 8% от последовательности актина скелетных мышц млекопитающих. Различные семейства миозинов различаются гораздо больше, особенно в области хвоста и шеи, а некоторые имеют только одну тяжелую цепь.Количество легких цепей может варьироваться от одной до шести. Однако вариаций миозина II гораздо меньше. Например, повторяющаяся структура хвостовых областей в MHC мышц высоко консервативна, и есть несколько сегментов актин-связывающих и АТФазных сайтов в головках, которые консервативны не только в подсемействе миозина II, но и во всех семействах миозина. Также существует поразительное структурное сходство между головками миозина и моторного кинезина микротрубочек, несмотря на общее отсутствие сходства последовательностей, и есть некоторые ключевые последовательности в областях связывания нуклеотидов, которые являются высококонсервативными. G-белки представляют собой еще один класс белков, которые, подобно головкам миозина, связывают две другие структуры нуклеотид-зависимым образом, а G-белки также сильно напоминают по структуре головки миозина и имеют поразительную гомологию последовательностей в области сайта связывания нуклеотидов. . Таким образом, эти молекулярные моторы и G-белки имеют общие структурные особенности, и вполне вероятно, что понимание одного из них улучшит понимание других.

    Границы | Структура гигантских мышечных белков

    Титин, обскурин и небулин — гигантские мышечно-специфические белки, играющие ключевую роль в организации, силе и развитии саркомеров.Размер (все > 500 кДа) и кажущаяся гибкость этих молекул препятствовали традиционному определению структуры. Тем не менее, благодаря интеграции и творческому использованию множества инструментов для изучения структуры, включая кристаллографию, ядерный магнитный резонанс (ЯМР), малоугловое рассеяние рентгеновских лучей (МУРР) и электронную микроскопию (ЭМ), согласованные усилия по полному описанию структуры и динамики этих систем ведется. Здесь мы рассмотрим современное понимание структуры белков гигантских мышц.Титин и обскурин в основном состоят из связанных, но различных модульных доменов, в то время как небулин имеет более повторяющуюся и простую повторяющуюся структуру.

    Домены Ig и FnIII

    Как тайтин, так и обскурин состоят преимущественно из доменов, подобных Ig (иммуноглобулин) или FnIII (фибронектин типа III). Титин может иметь около 300 доменов, а обскурин может содержать почти 70, в зависимости от изоформы [рассмотрено в Kontrogianni-Konstantopoulos et al. (2009)]. Каждый из этих доменов имеет длину около 100 остатков и укладывается независимо (Pfuhl and Pastore, 1995; Pfuhl et al., 1995; Импрота и др., 1996). Оба типа доменов состоят из двух β-листов, упакованных лицом к лицу, образуя β-сэндвич, удерживаемый вместе консервативным гидрофобным ядром (Campbell and Spitzfaden, 1994; Harpaz and Chothia, 1994). FnIII-подобная складка состоит из антипараллельных β-тяжей ABE, образующих первый лист, и DCFG во втором листе (рис. 1В). Складки Ig аналогичны, за исключением того, что цепь D расположена в первом β-листе (рис. 1А), а дополнительная фланкирующая β-цепь на втором листе также может быть включена в складку Ig.Следовательно, нити ABED образуют первый лист, а нити (Cʹ)CFG(Aʹ) — второй. Большинство складок Ig как тайтина, так и обскурина принадлежат к промежуточному типу I-set суперсемейства Ig [названы так из-за их общих или промежуточных характеристик между C (константным) и V (вариабельным) доменами в антителах] (Harpaz и Chothia). , 1994; Пфуль и Пасторе, 1995). Ig-подобные складки гигантского мышечного белка могут отклоняться от прототипической складки Ig за счет включения неканонической структуры нитей A, Aʹ и Cʹ, а также меньшего количества взаимодействий между петлями Aʹ-B и EF (Tskhovrebova and Trinick, 2004).

    Рисунок 1. Рисунок (слева) и схема (справа) типичного (A) иммуноглобулиноподобного домена (M7 титина; pdb 3PUC) и (B) домена фибронектина типа III (титиновый домен A77; pdb 3LPW) ). Синий — это N-конец, а красный — С-конец.

    И в тайтине, и в обскурине домены Ig имеют ~40% консервативность последовательности (Witt et al., 1998; Fraternali and Pastore, 1999; Young et al., 2001). Большинство высококонсервативных остатков расположены в ядре β-сэндвича.Это приводит к парному среднеквадратическому отклонению основной цепи <1,5 Å между доменами Ig. Напротив, открытые растворителем остатки существенно различаются между доменами и являются основой специфичности связывания мишеней доменов титина и обскурина (Mueller et al., 2007; Kontrogianni-Konstantopoulos et al., 2009; Pernigo et al., 2010). ). Недавние работы показали, что ориентация между тандемными доменами также может быть важна для нормальной функции белка (Pinotsis et al., 2006; Zou et al., 2006).

    Определение структуры Ig и FnIII

    Отдельные домены FnIII и Ig укладываются независимо друг от друга, легко поддаются очистке и стабильны в высоких концентрациях при комнатной температуре в течение нескольких месяцев.Структуры доменов тайтина и обскурина Ig и FnIII с высоким разрешением показывают, что как кристаллография, так и методы ЯМР дают надежно точные структуры (см. Таблицу 1). В дополнение к этим методам эксперименты SAXS используются для создания большинства структур с низким разрешением в литературе, хотя крио-ЭМ также иногда используется [например: (Von Castelmur et al., 2008; Jeffries et al., 2011; Al-Khayat). et al., 2013) для крио-ЭМ и (Marino et al., 2005; Vazina et al., 2006; Von Castelmur et al., 2008; Бухер и др., 2010; Цховребова и др., 2010) для SAXS]. Для рентгеноструктурного анализа домены тайтина и обскурина чаще всего кристаллизуются в различных концентрациях сульфата аммония. Разрешение для отдельных доменов Ig варьируется от 0,96 до 2,10 Å, а разрешение нескольких тандемных доменов составляет от 1,40 до 3,30 Å. ЯМР-структуры проводят при температуре от 25 до 37°C, при значениях pH 4,8–7,5 в среде соли (обычно 100 мМ NaCl, 20 мМ Tris- d11 ) и с концентрацией белка от 5 до 11 мг/мл с использованием традиционных гетероядерных многомерных анализов. Методы ЯМР.Эксперименты SAXS, часто проводимые на конструкциях с тандемными доменами, обычно проводят при значениях pH 7,5, 15–20 ° C с использованием широкого диапазона солей (50 мМ–1 М NaCl). Для этих испытаний используются концентрации белка от 1 до 25 мг/мл. Все эксперименты SAXS проводятся при нескольких концентрациях, при этом не сообщается о систематических ошибках, возникающих в результате агрегации белков.

    Таблица 1. Доменные структуры тайтина, обскурина и небулина .

    Стабильность и динамика Ig и FnIII

    Из-за его центральной роли в стабильности мышц и передаче сигналов растяжения механическая и химическая стабильность тайтина широко изучалась.Индивидуально экспрессированные домены тайтина термически раскрываются при температуре от 35 до 70°C, хотя домены из области I-диапазона тайтина (см. Рисунок 2 для справки) обычно более термически и химически стабильны, чем домены из А-диапазона (Politou et al., 1995). Условия, имитирующие среду скопления молекул, обычно повышают стабильность (Bolis et al., 2004). Исследования динамики ЯМР репрезентативных доменов Ig показывают, что практически весь домен Ig, за вычетом N- и C-концов и некоторых остатков в петлях, имеет параметры порядка больше 0.8, что указывает на то, что отдельные домены чрезвычайно стабильны (Pfuhl et al., 1997; Nicastro et al., 2004).

    Рисунок 2. Схема расположения небулина (зеленый), обскурина (синий) и тайтина (красный) в саркомере . Небулин ориентирован своим С-концом в Z-диске, обскурин ориентирован своим N-концом в М-линии, а его С-конец связан с саркоплазматическим ретикулумом, а тайтин ориентирован своим N-концом в Z-диске. и его С-конец на М-линии.

    Во многих статьях описывается механическое разворачивание доменов тайтина [среди прочего: (Rief et al., 1998, 2000; Ли и Фернандес, 2003 г.; Гарсия и др., 2009 г.; Стэклис и др., 2009 г.; Ягава и др., 2010)]. FnIII-подобные структуры разворачиваются при меньших силах, чем домены Ig (100–200 пН против 150–300 пН) (Rief et al., 1998). Поскольку домены FnIII обнаружены только в A-диапазоне, где titin экстенсивно взаимодействует с толстым филаментом, эти домены, вероятно, не вносят существенного вклада в механическую стабильность titin in vivo (Wang et al., 1992). В I-диапазоне те домены Ig, которые наиболее легко разворачиваются (150 пН), расположены вблизи Z-диска, а обладающие промежуточной механической стабильностью (~200 пН) — в центре I-диапазона, а те, которые способны выдерживают самые сильные нагрузки (250–300 пН) вблизи соединения A/I (Rief et al., 1998; Ли и др., 2002; Ватанабэ и др., 2002 г.; Ли и Фернандес, 2003). В то время как вероятность развертывания домена в интактном саркомере низка, такое событие может произойти, если мышца сильно перетянута, и развертывание будет распространяться от Z-диска через I-диапазон к A/I соединению. Ig-домены могут рефолдироваться в течение порядка секунд после того, как натяжение полипептида уменьшилось и белковая молекула полностью расслабилась (Kellermayer et al., 1997; Linke et al., 1998; Rief et al., 1998). Одна из современных моделей поведения тайтина в ответ на растяжение состоит в том, что феномен механического развертывания/рефолдинга защищает белок от необратимого повреждения из-за сильного мышечного перенапряжения. .Из 37 Ig-подобных доменов гигантских мышечных белков, которые были решены (см. Таблицу 1), только один (титин I1) содержит дисульфидную связь (Mayans et al., 2001). Эта связь находится между остатками в цепях C и E вместо более типичного соединения цепей B и F. Наличие дисульфидных связей в Ig-доменах титина, особенно в I-диапазоне, может придавать дополнительную устойчивость к механическому растяжению и участвовать в клеточной реакции окислительного стресса, вызванного мышечным повреждением или утомлением (Mayans et al., 2001).

    Архитектура Титина в Саркомере

    Титин является самым крупным из известных полипептидов и охватывает половину саркомера размером 1 мкм (см. Рисунок 2 для справки). Его N-конец заякорен в Z-диске и экстенсивно взаимодействует с другими белками Z-диска (Gautel et al., 1999). В соседней области I-полосы тайтин состоит в основном из доменов Ig, предположительно неструктурированных областей N2A и N2B и области PEVK. Область I-полосы титина участвует в меньшем количестве белок-белковых взаимодействий, чем остальная часть молекулы, и способствует большей части эластичных свойств тайтина.Область A-полосы тайтина состоит в основном из FnIII-подобных и Ig-доменов и активно взаимодействует с миозином, миозин-связывающим белком C (MyBP-C) и другими белками, ассоциированными с толстыми филаментами [рассмотрено в Kontrogianni-Konstantopoulos et al. . (2009)]. С-конец титина, обсуждаемый в следующем абзаце, встроен в М-линию и содержит киназный домен и домены Ig, которые разделены неструктурированными М-вставками.

    Прямое механосенсорное восприятие обеспечивается за счет единственной ферментативно активной области тайтина, киназного домена М-линии.Недавние работы показали, что эта область активируется за счет некоторой степени механического развертывания (при силе> 30 пН), что, в свою очередь, сигнализирует миоцитам распознавать изменяющуюся силу мышечного сокращения и приспосабливаться к ней (Linke, 2008; Puchner et al., 2008; Линке и Крюгер, 2010; Гаутель, 2011а). Потеря этой механической сенсорной способности приводит к деформированию саркомеров и, более глобально, к сердечной атрофии и смерти у мышей (Peng et al., 2005; Weinert et al., 2006). Другие части titin, хотя, вероятно, также важны для механосенсорного восприятия, не обладают внутренней ферментативной активностью, и, таким образом, сигнальная активация растяжения должна происходить косвенно через белок-белковые взаимодействия.

    Структура тайтина на Z-диске

    В Z-диск саркомера встроено 10 Ig-доменов тайтина. Для общей схемы всей молекулы тайтина по отношению к саркомеру см. (Kontrogianni-Konstantopoulos et al., 2009). Структуры с высоким разрешением существуют для двух областей Z-диска тайтина; крайний N-конец (Z1Z2, обозначающий 1-й и 2-й домен внутри Z-диска саркомера; такая номенклатура является наиболее распространенным способом маркировки различных доменов титина) и небольшой пептид между 3-м и 4-м доменами Ig .Этот пептид входит в состав второй Z-вставки (первая находится между Z2 и Z3). При связывании с щелью в EF-руке α-актинина ( K D от 100 нМ до 4 мкМ) часть этой Z-вставки образует α-спираль (Joseph et al., 2001).

    Тандемные домены Z1 и Z2 кристаллизовались в двух разных ориентациях в одном и том же кристалле (Marino et al., 2006). В обеих этих конформациях отдельные домены Ig почти идентичны по структуре и температурному фактору; однако относительная ориентация Z1 и Z2 значительно меняется от общей формы «V» до полностью вытянутой.Данные SAXS и ЯМР показывают, что структура раствора Z1Z2 относительно вытянута, но не до такой степени, как показывают данные рентгеновского излучения (Marino et al., 2005, 2006). Данные ЯМР HSQC показывают, что остатки в шарнирной области между Z1 и Z2 имеют одинаково сильные сигналы по сравнению с другими остатками в белке, и эти линкерные остатки показывают только один пик на остаток. Такие данные согласуются с линкерной областью, которая не является высокодинамичной. В сочетании с рентгеновскими данными становится очевидным, что, хотя молекула Z1Z2 находится преимущественно в фиксированной, преимущественно вытянутой ориентации, возможны и другие конформации доменов, но они не являются «предпочтительными» без какого-либо химического, биохимического или механического сигнала (Marino и другие., 2006; Пиноцис и др., 2006; Цзоу и др., 2006 г.; Ли и др., 2007). Этот умеренно жесткий линкер был неожиданным, так как обычно тайтин представлялся как ряд бусин (домены Ig и FnIII) ​​на цепочке (линкеры между доменами). Основанная на Z1Z2 и других структурах (обсуждаемых ниже), такая модель явно чрезмерно упрощена (Marino et al., 2005, 2006). Несколько исследований теперь показывают, что ориентация доменов Ig по отношению к их соседям не является стохастической, а вместо этого обычно фиксирована и диктуется химическим составом как линкерной области, так и междоменных петель, которые составляют границу домен / домен.(Марино и др., 2005; Мюллер и др., 2007; Бухер и др., 2010).

    Одна телеологическая возможность, почему эта Z-область тайтина предпочтительно поддерживает фиксированную, расширенную ориентацию домен-домен, состоит в том, чтобы способствовать связыванию лиганда и специфичности. Эта гипотеза выдвигается путем сравнения несвязанных структур Z1Z2 со структурой Z1Z2, связанной с его молекулярной мишенью телетонином. (Мьюс и др., 1998; Зоу и др., 2006). Этот комплекс Z1Z2-телетонин помогает ориентировать тайтин в саркомере и отвечает за выравнивание тайтина в прямом направлении по Z-линии.При сравнении структурных данных несвязанной и связанной версий Z1Z2 становится очевидным, что несвязанный Z1Z2 принимает расширенную конформацию, которая близка к его конформации, связанной с лигандом. Таким образом, присутствие жесткого протяженного линкера могло бы способствовать ориентации Z1Z2 для участия в продуктивном связывании лиганда и/или способствовать более энергетически благоприятному связыванию лиганда.

    Функциональные разветвления взаимодействия тайтина с Z-дисками являются предметом споров. Согласно одной теории, высокое сродство тайтина к его мишени Z-диска делает эту область плохим механосенсором; потребовалось бы слишком много усилий, чтобы напрямую разорвать это белок-белковое взаимодействие (Gautel, 2011b).С другой стороны, взаимодействие титин-телетонин механически сильно только в одном направлении (Bertz et al., 2009). Морфология Z-диска меняется с «маленького квадрата» на «плетение корзины» при активации мышц, и это изменение в макромолекулярной структуре должно приводить к другим механическим силам, таким как напряжение, напряжение сдвига и крутящий момент, воздействующим на белки внутри Z-диска. (Перц-Эдвардс и Риди, 2011 г.). Таким образом, в то время как сам тайтин обычно рассматривается как датчик длины, реагирующий на растяжение, часть Z-диска тайтина и комплекс Z1Z2-телетонин, в частности, могут реагировать на эти другие механические стимулы, индуцированные Z-диском, и соответственно действовать. в качестве датчика натяжения (Knoll et al., 2002; Цзоу и др., 2006 г.; Берц и др., 2009). Это предположение подтверждается недавним открытием, что телетонин не играет роли в механической стабильности саркомерного Z-диска и, вероятно, участвует в передаче механосигналов (Markert et al., 2010; Knoll et al., 2011). Одна интригующая возможность состоит в том, что CSRP3 (MLP) и titin оба взаимодействуют с telethonin подобно мозаике, образуя мультимодальный механосенсор (Lee et al., 2006). Из-за своей длины и модульной архитектуры titin, вероятно, может параллельно передавать сигналы от нескольких различных источников.Таким образом, опосредованные титином сигналы ниже по течению, которые возникают из-за различных видов механических сигналов (например, растяжение в A-диапазоне и чистое напряжение в Z-диске), не являются взаимоисключающими и фактически могут передавать как разную, так и/или перекрывающуюся информацию. .

    Структура тайтина в I-диапазоне

    Титин I-полоса состоит в основном из доменов Ig (всего примерно 105 в этой области), но также содержит область PEVK и области N2A и N2B. Из них были решены структуры многих областей Ig, а также области PEVK.В нескольких работах показано, что различные тандемные домены Ig в полосе I не перемещаются свободно друг относительно друга, а, как и в структурах Z-дисков, вместо этого относительно фиксированы в расширенной ориентации (Improta et al., 1998; Marino et al. , 2005). Эта физическая особенность обусловлена ​​стерическими затруднениями короткого линкера между доменами (2-3 остатка), а также междоменными взаимодействиями на интерфейсах Ig/Ig (Improta et al., 1998). Опираясь на эти данные, Von Castelmur et al. опубликовали тщательное исследование, показывающее, что более длинная нить Ig (шесть связанных доменов Ig) также образует удлиненную структуру со случайными шарнирными точками между конкретными доменами Ig (рис. 3А) (Von Castelmur et al., 2008). На основе этих данных авторы представляют модель, в которой модули поли-Ig тайтина действуют не как цепочка или нить бусинок, а ведут себя скорее как «плотницкая линейка» с дискретными энтропийными точками по длине нити. Эта же модель может быть более широко применима к др. многодоменным модульным белкам, таким как MyBP-C (Jeffries et al., 2011). В отличие от доменов Z1Z2, эта расширенная ориентация I-полосы не участвует ни в каком известном связывании лиганда. Выпрямление шарнирных точек при малых усилиях (~ 5 пН) наряду с расширением области PEVK (обсуждается ниже) при немного более высоких усилиях отвечает за большую часть эластичности тайтина при физиологически значимых растягивающих усилиях (Lee et al., 2007). Ведутся некоторые дискуссии относительно того, может ли эта модель в достаточной мере объяснить все эластичные свойства тайтина (Politou et al., 1995), но до сих пор не было предложено альтернативной теории, которая учитывала бы как структурные данные, так и эластичные свойства I-полосы. представлены.

    Рис. 3. Суперструктура тайтина. (A) I65-I70, как определено с помощью SAXS и рентгеновской кристаллографии. Эта структура показывает как «жесткий», расширенный сегмент, так и шарнирную точку. Воспроизведено с разрешения Von Castelmur et al.(2008). (B) Модель SAXS 11-доменного суперповтора тайтина в полосе A. Здесь отчетливо видна спиральная закрутка молекулы тайтина. Воспроизведено с разрешения Tskhovrebova et al. (2010). (C) Показывает тот же суперповтор тайтина, выделенный желтым цветом, нанесенный на полную толстую нить, как это может выглядеть in vivo . Воспроизведено с разрешения Al-Khayat et al. (2013).

    ПЭВК

    Область PEVK тайтина, расположенная в I-диапазоне, представляет собой повторяющуюся последовательность из 28 остатков, состоящую в основном из P, E, V или K и имеющую длину от менее 200 остатков в кардиомиоцитах человека до 2174 остатков в камбаловидной мышце человека. мышца.Множественные белки взаимодействуют с этой гибкой областью titin, указывая на то, что домен PEVK является основным связующим звеном между биохимическими сигнальными путями и физическим растяжением саркомера. Среди других взаимодействующих партнеров PEVK может связываться с PKG, связанной с мышечной релаксацией, S100A1, связанной с высвобождением кальция, и доменом Sh4 небулина (Politou et al., 1998; Yamasaki et al., 2001; Kruger and Linke, 2009). Сначала была выдвинута гипотеза, что PEVK-область тайтина равномерно неупорядочена, и ее целью было исключительно создание эластичного сопротивления, необходимого для удлинения тайтина внутри саркомера.Эта модель предполагает чисто энтропийный пружинный механизм для учета сопротивления растяжению (Bang et al., 2001). Здесь полипептид начинает релаксировать в случайной ориентации (состояние с высокой энтропией). По мере растяжения полипептидной цепи допускается меньшее количество конформаций. Это снижает энтропию и приводит к более высокому общему энергетическому состоянию и увеличению сопротивления (Nagy et al., 2005). Эта модель может объяснить мягкую эластичность тайтина при малых нагрузках; однако Ma и др. . опубликовал серию статей, показывающих, что область PEVK имеет частично структурированные элементы, разбросанные среди неупорядоченных областей (рис. 4).

    Рис. 4. Структура ПЭВК. (A) ЯМР-ансамбль области из 12 остатков ПЭВК, показывающий как спираль полипролина типа II, так и фланкирующие неструктурированные области. (B) модель области ПЭВК, объединяющая вместе три короткие ЯМР-структуры. Остатки окрашены в соответствии с их химическими свойствами (красный — отрицательный заряд, синий — положительный заряд, зеленый — пролин, черный — гидрофобность). Воспроизведено с разрешения Ma et al. (2001).

    В состоянии покоя каждый повтор PEVK содержит короткие (6–10 остатков) последовательности умеренно жесткой полипролиновой спирали типа II, окруженные случайными витками (Ma et al., 2001). Cu 2+ связывается со специфическими областями повтора PEVK и изменяет структуру полипролиновой спирали на β-виток (Ma and Wang, 2003a). Кроме того, изменения в окружающей среде, такие как диэлектрическая проницаемость или температура, переводят структуру ПЭВК из полипролиновой спирали в β-виток или в случайный виток (Ma et al., 2001; Ma and Wang, 2003a,b). Точно так же связывание с белками может значительно влиять на структуру PEVK и, следовательно, на эластичность (Ma and Wang, 2002; Ma et al., 2006). Ни одно из этих изменений в структуре PEVK не является кооперативным ни внутри повтора PEVK, ни между повторами PEVK.Таким образом, в этой пересмотренной модели каждый повтор PEVK вносит вклад в мягкую эластичность тайтина при слабых силах (5–50 пН) за счет постепенного преобразования по длине сегмента PEVK из спирали или β-витка в удлиненный пептид. По сути, область ПЭВК функционирует как модифицированная энтропийная пружина, содержащая участки квазистабильных структур, которые настраиваются в зависимости от изменений внутриклеточных условий.

    N2A и N2B

    Большинство изоформ тайтина содержат область N2A и/или N2B, расположенную на N-конце по отношению к области PEVK.Хотя последовательность и партнеры по связыванию могут различаться между изоформами, эти области имеют общую организацию из 3-4 доменов Ig, вкрапленных среди предположительно неупорядоченных последовательностей. Как обсуждалось ранее, при растяжении и релаксации в области I-полосы тайтина происходят большие конформационные изменения макромолекул. Область N2A/N2B/PEVK, содержащая множество частично неструктурированных и гибких последовательностей, особенно чувствительна к этим изменениям. Поэтому неудивительно, что эта область участвует во множественных несаркомерных сигнальных путях, на которые влияет передача сигналов растяжения.Напр., FHL-1 опосредует регулируемое Erk-2 фосфорилирование интер-Ig области титина (Raskin et al., 2012). Взаимодействие FHL-1/titin связывает внеклеточные сигналы с транскрипцией посредством ответа на растяжение (Sheikh et al., 2008). Другие партнеры по связыванию титина с N2A и N2B взаимодействуют с доменами Ig вместо неструктурированных областей; напр., P94/calpain 3 связывается с доменами Ig I82 и I83, чтобы обеспечить ремоделирование саркомеров (Sorimachi et al., 1995; Beckmann and Spencer, 2008). Более полный список партнеров по связыванию можно найти у Kontrogianni-Konstantopoulos et al.(2009).

    Структура титина в полосе А

    Сегменты I-диапазона и А-диапазона тайтина в основном состоят из модульных доменов Ig или доменов FnIII и Ig соответственно. Несмотря на это кажущееся сходство в структурной организации, в настоящее время имеются убедительные экспериментальные доказательства того, что эти две области тайтина ведут себя в растворе по-разному. Тандемные домены из A-диапазона имеют более протяженные и более структурированные интерфейсы между доменами, чем домены из I-диапазона (Mueller et al., 2007; Bucher et al., 2010). Как и в случае I-диапазона, интерфейсы домен/домен в области А-диапазона титина, по-видимому, определяют общую конформацию раствора (Bucher et al., 2010). На границе A-полоса/M-линия линкер домена становится значительно более структурированным и принимает конформацию β-листа (Mueller et al., 2007; Steward et al., 2012).

    А-полоса тайтина содержит множественные суперповторы из 7 или 11 доменов FnIII и Ig. Структурная работа с низким и высоким разрешением для 11-доменового суперповтора предполагает, что этот сегмент тайтина принимает вытянутую спиральную ориентацию и, вероятно, может образовывать гомодимер (рис. 3В) (Mueller et al., 2007; Бухер и др., 2010; Цховребова и др., 2010). Эти данные хорошо согласуются с текущим пониманием того, как организована толстая нить, и фактически этот спиральный гомодимер тайтина легко включается в детальную модель полной толстой нити (рис. 3С) (Al-Khayat et al., 2013). Таким образом, вполне вероятно, что суперповторы А-диапазона тайтина существуют примерно в той же конформации в партнерстве со своими естественными партнерами по связыванию, что и в растворе.

    Структура из титина в линии M

    М-линия саркомера содержит домен титинкиназы вместе с 10 доменами титин-Ig, которые разделены неструктурированными М-вставками различной длины.Были решены отдельные структуры высокого разрешения киназного домена Ser/Thr, M1, M4, M5, M7 и M10 (таблица 1). М10 также был решен в присутствии партнера по связыванию, домена Ig1 обскурин-подобного белка (OL1) (Pernigo et al., 2010; Sauer et al., 2010). Практически нет различий в домене М10 отдельно или связанном с мишенью (среднеквадратичное отклонение 0,66 Å), даже на границе лиганда. Взаимодействие М10-ОЛ1 происходит на одной из длинных осей молекулы М10. Взаимодействие осуществляется посредством гидрофобных взаимодействий (TΔS связывания = 12.0 ккал/моль; ΔH = 3,87 ккал/моль), а интерфейс стабилизируется за счет множественных водородных связей основной цепи между B-цепью тайтина и G-цепью OL1 (Pernigo et al., 2010). Также обнаружены некоторые особенности этого события связывания, в том числе наличие межсубъединичных Н-связей между β-цепями, стабилизация связывания за счет гидрофобных фрагментов и домен Ig, который демонстрирует только минимальную перестройку структуры и боковой цепи при связывании. в единственной другой структуре тайтина с высоким разрешением, связанной со своей мишенью, структуре Z1Z2-телетонина (Marino et al., 2006; Цзоу и др., 2006 г.; Перниго и др., 2010; Зауэр и др., 2010).

    Домен киназы Ser/Thr тайтина относится к семейству киназ легкой цепи миозина. Хотя эта область все еще классифицируется как псевдокиназа, появляются доказательства того, что она участвует в передаче механохимических сигналов. Эта область состоит из регуляторного домена, содержащего предполагаемый сайт фосфорилирования и область связывания кальмодулина, и каталитического домена, который связывает как АТФ, так и субстрат (Mayans et al., 1998; Гратер и др., 2005). Предполагается, что активация киназы требует приложения механической силы к домену. Это механическое напряжение физически открывает активный сайт АТФ, что затем позволяет домену titin kinase фосфорилировать себя и, возможно, также нижестоящие эффекторы (Lange et al., 2005; Puchner et al., 2008). Этот механизм пока поддерживается только данными in vitro . Тем не менее, хотя это все еще не доказано с помощью моделей нокаута или нокаута, это один из наиболее четко сформулированных примеров того, как механические стимулы могут быть преобразованы в химические сигналы с использованием одного белка.Мутации киназного домена вызывают наследственную миопатию с ранней дыхательной недостаточностью (HMERF) (Lange et al., 2005). Недавние доказательства мутаций за пределами киназного домена также могут вызывать это же заболевание. Эти находки указывают на то, что молекулярный механизм активации растяжения киназы более сложен, чем предполагалось вначале, и может включать множество др. сайтов внутри тайтина (Ohlsson et al., 2012; Pfeffer et al., 2012). Более подробный обзор киназного домена можно найти у Kontrogianni-Konstantopoulos et al.(2009 г.); Гаутель (2011a); Теммерман и др. (2013).

    Обскурин

    Obscurin может связываться как с титином, так и с малым анкирином и, таким образом, является единственным белком, который связывает саркомерный цитоскелет с окружающей системой мембран саркоплазматического ретикулума (Рис. 2). Как и тайтин, обскурин состоит из серии модульных доменов Ig и FnIII. Крайний С-конец изоформы А обскурина немодулярен и участвует в связывании небольшого анкирина (Young et al., 2001; Kontrogianni-Konstantopoulos et al., 2003; Kontrogianni-Konstantopoulos and Bloch, 2005; Борзок и др., 2007). Обскурин локализуется как на Z-диске, так и на М-линии при миофиброгенезе, и в первую очередь на М-линии во взрослых миоцитах (Bang et al., 2001; Young et al., 2001; Kontrogianni-Konstantopoulos et al., 2003). . Однако эта закономерность не является общепризнанной, отчасти потому, что антитела к разным эпитопам обскурина дают противоречивую информацию о локализации (Kontrogianni-Konstantopoulos and Bloch, 2005; Kontrogianni-Konstantopoulos et al., 2009). Эти противоречивые данные поднимают вопросы о важности и частоте вариантов сплайсинга (Bowman et al., 2007; Kontrogianni-Konstantopoulos et al., 2009). Когда антитела как против N, так и против C-конца используются одновременно, obscurin окрашивается в ретикулярный паттерн, который предполагает, что он расположен на поверхности миофибриллы, а не импрегнирован через нее (Kontrogianni-Konstantopoulos et al., 2003).

    Ig-домены обскурина

    Одиннадцать Ig-доменов обскурина А были решены индивидуально, в основном с помощью ЯМР-анализа (таблица 1).Кроме того, были решены шесть доменов Ig, принадлежащих варианту сплайсинга. Все эти домены очень похожи со средним попарным среднеквадратичным отклонением 1,4 Å. В то время как линкерная последовательность между доменами I-диапазона титиновых доменов обычно составляет от 2 до 5 остатков, обскурин не имеет очевидной линкерной последовательности (Kontrogianni-Konstantopoulos et al., 2009). По крайней мере, один обскурин-связывающий партнер, домен ZIg9/10 titin, требует для взаимодействия тандемных обскуриновых Ig-доменов (Young et al., 2001). Таким образом, вполне вероятно, что, подобно titin, относительная ориентация между доменами obscurin может быть важна для связывания с мишенью.

    Обскурин создает единственную известную связь между саркомплазматическим ретикулумом и сократительным аппаратом. Это уникальное положение указывает на роль обскурина как в мембранной, так и в цитоскелетной организации; эксперименты с нокаутом и нокдауном obscurin показывают нарушение регуляции как сарколеммы, так и латеральной саркомерной организации (Raeker et al., 2006; Raeker and Russell, 2011; Randazzo et al., 2013). (Предположительно) полугибкие тандемные домены Ig, которые составляют большую часть обскурина, также представляют собой очевидный механизм защиты миофибрилл от повторяющихся сокращений и растяжений.В одной из таких моделей обскурин может передавать силу мышечного сокращения на окружающую мембрану и систему цитоскелета, одновременно ослабляя эту потенциально разрушительную механическую силу посредством модуляции архитектуры Ig-Ig.

    Другие домены обскурина

    Обскурин содержит несколько не-Ig или FnIII-подобных доменов вблизи С-конца молекулы, и из них домен гомологии плекстрина (PH) и домен Sh4 обскурина имеют связанные с ними структуры высокого разрешения (Blomberg et al., 2000). Домен Sh4 имеет типичную структуру без известных в настоящее время партнеров по связыванию. С этим доменом соседствует модуль RhoGEF и домен PH (Blomberg et al., 2000). Эти тандемные домены могут связываться с Ran-связывающим белком 9 и RhoA и участвуют в передаче сигналов ГТФазы, ремоделировании актина и актин-мембранных связях, а также в модуляции синтеза белка (Bowman et al., 2008; Ford-Speelman et al., 2009). . RhoA может быть активирован через несколько восходящих событий, включая изменения концентрации ионов и другие сигналы.Таким образом, активация обскурином RhoA является первым звеном между внутриклеточной функцией саркомеров и другими внеклеточными факторами, все из которых, по-видимому, могут иметь по крайней мере некоторые из одних и тех же путей клеточного ответа (Ford-Speelman et al., 2009) [рассмотрено в Miyamoto et al. (2010)].

    Расположенный рядом с доменами RhoGEF и PH домен IQ указывает на связь между передачей сигналов обскурином и кальмодулином. На С-конце молекулы некоторые изоформы обскурина имеют два киназных домена, для которых в настоящее время нет структур.В году с. elegans эти домены могут связываться как с LIM-9, так и с SCPL-1. Это альтернативное звено между мембранной сетью и сократительным аппаратом (Qadota et al., 2008; Xiong et al., 2009; Warner et al., 2013). Полная функция доменов обскуринкиназы до сих пор неясна, хотя на основании сходства последовательностей домен 1 может быть подобен КЛЦМ, а домен 2, вероятно, является псевдокиназой. Программы прогнозирования структуры предполагают, что эти домены могут быть более похожими на домены титин/твитчинкиназы и, таким образом, могут играть роль механосенсоров.Присутствие доменов Sh4, PH, RhoGEF и kinase показывает, что obscurin является фокусом в передаче сигналов саркомерами; однако точные цели и, следовательно, точная природа этих сигналов еще не описаны. Для получения дополнительной информации о функции и роли обскурина в миоцитах см. (Kontrogianni-Konstantopoulos et al., 2009; Gautel, 2011b).

    Небулин

    Nebulin (500–800 кДа) почти полностью состоит из простого повтора ~35 остатков, который тесно связан с тонким филаментом через центральную консенсусную последовательность SDxxYK (Jin and Wang, 1991a,b).Почти 20 лет назад исследования CD и ЯМР показали, что весь повтор небулина принимает α-спиральную конформацию (рис. 5) (Pfuhl et al., 1994). Такая структура позволяет каждому повтору небулина простираться примерно на 5,5 нм, что также является длиной актинового мономера внутри тонкого филамента (Labeit and Kolmerer, 1995; Suzuki et al., 2000). С каждым актиновым полимером связаны две молекулы небулина, по одной на каждую сторону нити. Количество актиновых субъединиц в тонком филаменте и количество повторов небулина (в каждом случае не менее 150 на тонкую нить) в сочетании с высоким сродством (диапазон нМ) между небулином и актином предполагают маловероятную авидность небулина к актину. когда-либо диссоциировать в естественных условиях (Jin and Wang, 1991b; Labeit et al., 1991; Пфул и др., 1996; Ван и др., 1996). Дальнейший анализ последовательности показывает, что повторы небулина могут быть сгруппированы в 22 секции по семь повторов, причем каждый «суперповтор» соответствует длине одной молекулы тропомиозина, связанной с семью мономерами F-актина, ~38,5 нм (Korn, 1982; Kruger). и др., 1991; Ван и др., 1996). Это совпадение длин, а также тот факт, что небулин также связывается с тропомиозином и другими актин-ассоциированными белками, подтверждает идею о полной интеграции небулина в структуру тонкого филамента (Jin and Wang, 1991a,b; Root and Wang, 1994). ; Ван и др., 1996). Такая ассоциация, вероятно, важна для двух функций небулина: стабилизации актиновых полимеров и определения длины тонких филаментов (Kruger et al., 1991; Labeit et al., 1991; Bang et al., 2006; Witt et al., 2006). Из-за его тесной связи с F-актином и отсутствия ферментативной активности небулин является единственным гигантским мышечным белком, который непосредственно не участвует в эластичности мышц.

    Рисунок 5. Структура раствора ЯМР одного репрезентативного полного повтора небулина (37 остатков) .СКО этой структуры составляет 0,9 Å. Воспроизведено с разрешения Pfuhl et al. (1994).

    Небулин ориентирован в саркомере так, что N-конец находится в I-диапазоне, тесно связанном с тонким филаментом. С-конец встроен в Z-диск. Эта конфигурация одновременно регулирует структуру Z-диска и прикрепляет небулин к окружающему цитоскелету (Millevoi et al., 1998). С-концевые ~18 повторов небулина, по крайней мере, частично встроены в Z-диск и не являются частью мотива суперповторов.В этой области последовательность SDxxYK не так консервативна, как в остальной части молекулы, и, следовательно, эта область не связывается с актином. Гораздо более короткая изоформа, nebulette, присутствует в сердечных клетках на Z-диске (Millevoi et al., 1998). Белок nebulette массой 100 кДа подобен небулину на С-конце, включая наличие домена Sh4 (Eulitz et al., 2013). Тем не менее, nebulette имеет только 23 копии характерного повтора небулина и, по прогнозам, простирается только на 150 нм от края Z-диска (Millevoi et al., 1998; Литтлфилд и Фаулер, 2008). Подобно небулину, небулетте, вероятно, действует путем стабилизации тонкого филамента и играет роль в организации Z-диска (Littlefield and Fowler, 2008; Pappas et al., 2011).

    Предсказания структурной гомологии предполагают, что эти повторы небулина являются спиральными, и эти повторы могут связываться с другими структурными белками Z-диска, такими как α-актинин, CapZ, архвиллин и десмин (Nave et al., 1990; Bang et al., 2002). ; Witt и др., 2006; Lee и др., 2008). С-конец этих повторов представляет собой богатый серином домен, который является потенциальным сайтом фосфорилирования небулина, за которым следует Lasp-подобный домен Sh4, который связывает богатые пролином последовательности в CapZ, миопалладине и области PEVK в тайтине (Politou et al. ., 1998, 2002; Банг и др., 2001; Паппас и др., 2008). В целом структурные мотивы небулина описывают хорошо закрепленную длинную молекулу, которая эволюционировала, чтобы стабилизировать и организовать большое количество структурных особенностей тонкого филамента.

    Выводы

    Было совершено два крупных прорыва в изучении структур гигантских мышечных белков. Во-первых, было осознание того, что отдельные домены можно изучать вне контекста всей молекулы. Это позволило изучить множественные рентгенограммы и структуры растворов различных сегментов гигантских мышечных белков.Следующей была возможность комбинировать структуры высокого разрешения с другими структурно-динамическими экспериментами. Благодаря этим анализам у нас теперь есть более тонкое представление о том, как положение одного домена относительно его соседа диктует общую форму белка, его гибкость и связывание с мишенью. Текущие вопросы касаются взаимосвязи структура/функция/динамика гигантских мышечных белков. Например, какие факторы управляют связыванием белка-мишени с одним доменом, но не с соседним доменом? Чем обусловлены свойства «шарнирных областей» тайтина и где расположены эти шарниры? Обскурин тоже ведет себя как плотницкая линейка? Как обскурин влияет на движение и растяжение мышц? Кроме того, многие ферментативные функции титина и обскурина только сейчас начинают проявляться.Выяснение полного молекулярного механизма титинкиназного домена имеет ключевое значение для понимания того, как титин интегрируется с остальной частью клеточного механизма. Точно так же определение партнеров по связыванию домена Sh4 обскурина, полное понимание нижестоящих эффекторов домена RhoGEF/PH и дальнейшее изучение потенциальных механосенсорных ролей доменов обскуринкиназы представляют интерес для понимания ферментативной роли гигантских мышечных белков. Наконец, роль nebulin в организации Z-диска и механосенсоре только сейчас изучается.Ответы на эти нерешенные вопросы будут включать сочетание структурных и функциональных исследований. Процесс более полного понимания таких взаимосвязей, несомненно, приведет к более полному пониманию того, как эти молекулярные гиганты переплетаются с остальной частью саркомерного механизма.

    Заявление о конфликте интересов

    Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

    Благодарности

    Мы хотели бы поблагодарить Кристофера Берндсена и Трейси Колдуэлл за полезные обсуждения и помощь в редактировании этой рукописи.

    Ссылки

    Аль-Хаят, Х.А., Кенслер, Р.В., Сквайр, Дж.М., Марстон, С.Б., и Моррис, Е.П. (2013). Атомная модель миозинового филамента сердечной мышцы человека. Проц. Натл. акад. науч. США . 110, 318–323. doi: 10.1073/pnas.1212708110

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Аткинсон, А., Jospeh, C., Kelly, G., Muskett, F., Frienkel, T., Nietlispach, D., et al. (2001). Ca 2+ -независимое связывание EF-домена руки с новым мотивом в комплексе α-актинин-титин. Нац. Структура Биол . 8, 853–857. doi: 10.1083/nsb1001-853

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Банг М.Л., Сентнер Т., Форнофф Ф., Гич А.Дж., Готхардт М., Макнабб М. и др. (2001). Полная последовательность гена титина, экспрессия необычной изоформы титина примерно 700 кДа и ее взаимодействие с обскурином идентифицируют новую систему связывания Z-линии с I-полосой. Обр. Рез . 89, 1065–1072. дои: 10.1161/hh3301.100981

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Банг, М.Л., Грегорио, К., и Лабейт, С. (2002). Молекулярная диссекция взаимодействия десмина с С-концевой областью небулина. Дж. Структура. Биол . 137, 119–127. doi: 10.1006/jsbi.2002.4457

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Банг, М. Л., Ли, X., Литтлфилд, Р., Бремнер, С., Thor, A., Knowlton, K.U., et al. (2006). У мышей с дефицитом небулина наблюдается более короткая длина тонких филаментов и сниженная сократительная функция скелетных мышц. J. Cell Biol . 173, 905–916. doi: 10.1083/jcb.200603119

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Бекманн, Дж. С., и Спенсер, М. (2008). Calpain 3, «привратник» правильной сборки саркомера, оборота и обслуживания. Нервно-мышечная. Беспорядок . 18, 913–921. doi: 10.1016/j.нмд.2008.08.005

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Берц, М., Вильманнс, М., и Риф, М. (2009). Комплекс титин-телетонин представляет собой направленную сверхстабильную молекулярную связь в Z-диске мышц. Проц. Натл. акад. науч. США . 106, 13307–133310. doi: 10.1073/pnas.0

    2106

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Бломберг Н., Баральди Э., Саттлер М., Сарасте М. и Нильджес М. (2000). Структура домена PH из C.elegans мышечный белок UNC-89 предполагает новую функцию. Структура 8, 1079–1087. doi: 10.1016/S0969-2126(00)00509-8

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Болис, Д., Политоу, А.С., Келли, Г., Пасторе, А., и Темусси, П.А. (2004). Стабильность белка в наноклетках: новый подход к влиянию на стабильность белка за счет молекулярного ограничения. Дж. Мол. Биол . 336, 203–212. doi: 10.1016/j.jmb.2003.11.056

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Борзок, М.А., Катино, Д.Х., Николсон, Дж.Д., Контроянни-Константопулос, А., и Блох, Р.Дж. (2007). Картирование сайта связывания на маленьком анкирине 1 для обскурина. J. Biol. Химия . 282, 32384–32396. doi: 10.1074/jbc.M704089200

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Боуман, А. Л., Катино, Д. Х., Стронг, Дж. К., Рэндалл, В. Р., Контроянни-Константопулос, А., и Блох, Р. Дж. (2008). Домен фактора обмена ро-гуаниновых нуклеотидов обскурина регулирует сборку тайтина на Z-диске посредством взаимодействия с Ran-связывающим белком 9. Мол. биол. Мобильный 19, 3782–3792. doi: 10.1091/mbc.E08-03-0237

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Bowman, A.L., Kontrogianni-Konstantopoulos, A., Hirsch, S.S., Geisler, S.B., Gonzalez-Serratos, H., Russell, M.W., et al. (2007). Различные изоформы обскурина локализуются в различных участках саркомеров. ФЭБС Письмо . 581, 1549–1554. doi: 10.1016/j.febslet.2007.03.011

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Бухер, Р.М., Свергун Д.И., Мюле-Голл К. и Майанс О. (2010). Структура FnIII Tandem A77-A78 указывает на периодически сохраняющуюся архитектуру в миозин-связывающей области тайтина. Дж. Мол. Биол . 401, 843–853. doi: 10.1016/j.jmb.2010.06.011

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Eulitz, S., Sauer, F., Pelissier, M.C., Boisguerin, P., Molt, S., Schuld, J., et al. (2013). Идентификация белков Xin-repeat в качестве новых лигандов доменов Sh4 небулина и небулетта и анализ их взаимодействия во время образования и ремоделирования миофибрилл. Мол. биол. Мобильный 24, 3215–3226. doi: 10.1091/mbc.E13-04-0202

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Ford-Speelman, D.L., Roche, J.A., Bowman, A.L., and Bloch, R.J. (2009). Домен фактора обмена ро-гуаниновых нуклеотидов обскурина активирует передачу сигналов rhoA в скелетных мышцах. Мол. биол. Сотовый 20, 3905–3917. doi: 10.1091/mbc.E08-10-1029

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Гарсия, Т.И., Оберхаузер А.Ф. и Браун В. (2009). Механическая стабильность и дифференциальная консервативность физико-химических свойств Ig-доменов тайтина. Белки 75, 706–718. doi: 10.1002/прот.22281

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Голл, М., Пасторе, А., и Нильгес, М. (1998). Трехмерная структура модуля типа I из тайтина: прототип внутриклеточных доменов фибронектина типа III. Строение 6, 1291–1302.дои: 10.1016/S0969-2126(98)00129-4

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Гратер Ф., Шен Дж., Цзян Х., Гаутель М. и Грубмюллер Х. (2005). Механически индуцированная активация титинкиназы изучена с помощью моделирования молекулярной динамики силового зонда. Биофиз. Дж . 88, 790–804. doi: 10.1529/biophysj.104.052423

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Harpaz, Y., and Chothia, C. (1994). Многие из доменов суперсемейства иммуноглобулинов в молекулах клеточной адгезии и поверхностных рецепторах принадлежат к новому структурному набору, который близок к набору, содержащему вариабельные домены. Дж. Мол. Биол . 238, 528–539. дои: 10.1006/jmbi.1994.1312

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Импрота, С., Крюгер, Дж. К., Гаутель, М., Аткинсон, Р. А., Лефевр, Дж. Ф., Моултон, С., и др. (1998). Сборка иммуноглобулиноподобных модулей в тайтине: влияние на эластичность мышц. Дж. Мол. Биол . 284, 761–777. дои: 10.1006/jmbi.1998.2028

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Импрота, С., Политоу, А.С., и Пасторе, А. (1996). Иммуноглобулиноподобные модули из титина I-диапазона: растяжимые компоненты мышечной эластичности. Структура 4, 323–337. doi: 10.1016/S0969-2126(96)00036-6

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Jeffries, C.M., Lu, Y., Hynson, R.M., Taylor, J.E., Ballesteros, M., Kwan, A.H., et al. (2011). Белок С, связывающий сердечный миозин человека: структурная гибкость в расширенной модульной архитектуре. Дж.Мол. Биол . 414, 735–748. doi: 10.1016/j.jmb.2011.10.029

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Джин, Дж. П., и Ван, К. (1991a). Клонирование, экспрессия и взаимодействие с белками фрагментов человеческого небулина, состоящих из различного количества модулей последовательностей. J. Biol. Химия . 266, 21215–21223.

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

    Джин, Дж. П., и Ван, К. (1991b). Небулин как гигантский актин-связывающий матричный белок в саркомере скелетных мышц.Взаимодействие актина и клонированных фрагментов небулина человека. ФЭБС Письмо . 281, 93–96. дои: 10.1016/0014-5793(91)80366-B

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Джозеф, К., Стиер, Г., О’Брайен, Р., Политоу, А.С., Аткинсон, Р.А., Бьянко, А., и другие. (2001). Структурная характеристика взаимодействий между Z-повторами тайтина и С-концевым доменом альфа-актинина. Биохимия 40, 4957–4965. дои: 10.1021/bi002739r

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Келлермайер, М.С., Смит, С.Б., Гранзье, Х.Л., и Бустаманте, К. (1997). Переходы складывания-развертывания в одиночных молекулах тайтина, охарактеризованные лазерным пинцетом. Наука 276, 1112–1116. doi: 10.1126/наука.276.5315.1112

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Нолл, Р., Хосиджима, М., Хоффман, Х.М., Персон, В., Лоренцен-Шмидт, И., Банг, М.Л., и соавт. (2002). Механизм сердечного механического датчика растяжения включает в себя комплекс Z-дисков, который дефектен в подмножестве дилатационной кардиомиопатии человека. Сотовый 111, 943–955. doi: 10.1016/S0092-8674(02)01226-6

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Нолл, Р., Линке, В. А., Зоу, П., Миочич, С., Костин, С., Буяндельгер, Б., и соавт. (2011). Дефицит телетонина связан с дезадаптацией сердца млекопитающих к биомеханическому стрессу. Обр. Рез . 109, 758–769. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.111.245787

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Контроянни-Константопулос, А., Акерманн, М.А., Боуман, А.Л., Яп, С.В., и Блох, Р.Дж. (2009). Мышечные гиганты: молекулярные каркасы в саркомерогенезе. Физиол. Версия . 89, 1217–1267. doi: 10.1152/physrev.00017.2009

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Kontrogianni-Konstantopoulos, A., Jones, E.M., Van Rossum, D.B., and Bloch, R.J. (2003). Обскурин является лигандом для малого анкирина 1 в скелетных мышцах. Мол. биол. Ячейка 14, 1138–1148. doi: 10.1091/mbc.E02-07-0411

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Корн, Э. Д. (1982). Полимеризация актина и ее регуляция белками немышечных клеток. Физиол. Версия . 62, 672–737.

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

    Крюгер, М., Райт, Дж., и Ван, К. (1991). Небулин как регулятор длины тонких филаментов скелетных мышц позвоночных: корреляция длины тонких филаментов, размера небулина и профиля эпитопов. Дж.Клеточный Биол . 115, 97–107. doi: 10.1083/jcb.115.1.97

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Лабейт С., Гибсон Т., Лейки А., Леонард К., Зевиани М., Найт П. и др. (1991). Доказательства того, что небулин является белком-управителем в тонких мышечных филаментах. ФЭБС Письмо . 282, 313–316. дои: 10.1016/0014-5793(91)80503-U

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Лабейт С. и Колмерер Б. (1995). Полная первичная структура человеческого небулина и ее корреляция со структурой мышц. Дж. Мол. Биол . 248, 308–315. doi: 10.1016/S0022-2836(95)80052-2

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Lange, S., Xiang, F., Yakovenko, A., Vihola, A., Hackman, P., Rostkova, E., et al. (2005). Киназный домен титина контролирует экспрессию мышечных генов и обмен белков. Наука 308, 1599–1603. doi: 10.1126/science.1110463

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Ли, Э. Х., Гао, М., Пиноцис, Н., Вильманнс, М., и Шультен, К. (2006). Механическая прочность комплекса тайтин Z1Z2-телетонин. Структура 14, 497–509. doi: 10.1016/j.str.2005.12.005

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Lee, E.H., Hsin, J., Mayans, O., и Schulten, K. (2007). Эластичность вторичной и третичной структуры тайтина Z1Z2 и модель цепи тайтина. Биофиз. Дж . 93, 1719–1735. doi: 10.1529/biophysj.107.105528

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Ли, М.A., Joo, Y.M., Lee, Y.M., Kim, H.S., Kim, J.H., Choi, J.K., et al. (2008). Арчвиллин прикрепляется к Z-линии скелетных мышц через С-конец небулина. Биохим. Биофиз. Рез. Коммуна . 374, 320–324. doi: 10.1016/j.bbrc.2008.07.036

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Ли, Х., и Фернандес, Дж. М. (2003). Механический дизайн первого проксимального домена Ig сердечного тайтина человека, обнаруженный с помощью силовой спектроскопии одиночных молекул. Дж.Мол. Биол . 334, 75–86. doi: 10.1016/j.jmb.2003.09.036

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Li, H., Linke, W. A., Oberhauser, A. F., Carrion-Vazquez, M., Kerkvliet, J. G., Lu, H., et al. (2002). Реверс-инжиниринг гигантского мышечного белка тайтина. Природа 418, 998–1002. doi: 10.1038/nature00938

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Линке, Вашингтон (2008). Чувство и растяжимость: роль титина и связанных с титином белков в чувствительности миокарда к стрессу и механической дисфункции. Сердечно-сосудистые заболевания. Рез . 77, 637–648. doi: 10.1016/j.cardiores.2007.03.029

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Линке, В. А., Стокмайер, М. Р., Ивемейер, М., Хоссер, Х., и Мандель, П. (1998). Характеризуя область домена Ig тайтина I-диапазона как энтропийную пружину. J. Cell Sci . 111 (часть 11), 1567–1574 гг.

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

    Литтлфилд, Р. С., и Фаулер, В. М. (2008). Регуляция длины тонких филаментов в саркомерах поперечнополосатых мышц: динамика заостренных концов выходит за рамки небулиновой линейки. Семин. Сотовый Дев. Биол . 19, 511–519. doi: 10.1016/j.semcdb.2008.08.009

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Ма, К., Форбс, Дж. Г., Гутьеррес-Крус, Г., и Ван, К. (2006). Титин как гигантский каркас для интеграции сигнальных путей, опосредованных стрессом и доменом гомологии Src 3: кластеризация новых мотивов перекрывающихся лигандов в эластичном сегменте PEVK. J. Biol. Химия . 281, 27539–27556. дои: 10.1074/jbc.M604525200

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Ма, К.и Ван, К. (2002). Взаимодействие домена Sh4 небулина с тайтином PEVK и миопалладином: последствия для сигнальной и сборочной роли тайтина и небулина. ФЭБС Письмо . 532, 273–278. doi: 10.1016/S0014-5793(02)03655-4

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Ма, К., и Ван, К. (2003a). Связывание ионов меди(II) со спиралями полипролина II ПЭВК-модулей гигантского эластичного белка тайтина по данным ESI-MS, КД и ЯМР. Биополимеры 70, 297–309.doi: 10.1002/бип.10477

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Ма, К., и Ван, К. (2003b). Податливая конформация эластичного сегмента PEVK тайтина: некооперативное взаимопревращение спирали полипролина II, бета-поворот и неупорядоченные структуры. Биохим. Дж . 374, 687–695. дои: 10.1042/BJ20030702

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Марино М., Свергун Д. И., Креплак Л., Конарев П. В., Мако Б., Labeit, D., et al. (2005). Тандемы поли-Ig из тайтина I-диапазона имеют общую компоновку расширенных доменов независимо от отличительных особенностей их модульных составляющих. J. Muscle Res. Селл Мотил . 26, 355–365. doi: 10.1007/s10974-005-9017-6

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Марино, М., Зоу, П., Свергун, Д., Гарсия, П., Эдлих, К., Саймон, Б., и соавт. (2006). Дублет Ig Z1Z2: модельная система для гибридного анализа конформационной динамики тандемов Ig из тайтина. Структура 14, 1437–1447. doi: 10.1016/j.str.2006.07.009

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Markert, C.D., Meaney, M.P., Voelker, K.A., Grange, R.W., Dalley, H.W., Cann, J.K., et al. (2010). Функциональный анализ мышц мышей с нокаутом Tcap. Гул. Мол. Гене . 19, 2268–2283. doi: 10.1093/hmg/ddq105

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Майанс, О., Ван Дер Вен, П. Ф., Wilm, M., Mues, A., Young, P., Furst, D.O., et al. (1998). Структурная основа активации домена титинкиназы во время миофибриллогенеза. Природа 395, 863–869. дои: 10.1038/27603

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Mayans, O., Wuerges, J., Canela, S., Gautel, M., and Wilmanns, M. (2001). Структурные доказательства возможной роли образования обратимого дисульфидного мостика в эластичности мышечного белка тайтина. Структура 9, 331–340.doi: 10.1016/S0969-2126(01)00591-3

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Миллевой С., Тромбитас К., Колмерер Б., Костин С., Шапер Дж., Пелин К. и соавт. (1998). Характеристика небулетты и небулина и новые представления об их роли для Z-дисков позвоночных. Дж. Мол. Биол . 282, 111–123. дои: 10.1006/jmbi.1998.1999

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Миямото, С., Дель Ре, Д. П., Xiang, S.Y., Zhao, X., Florholmen, G., и Brown, JH (2010). Пересмотренный и пересмотренный: всегда ли RhoA является злодеем в кардиальной патофизиологии? J. Cardiovasc.Transl. Рез . 3, 330–343. doi: 10.1007/s12265-010-9192-8

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Mrosek, M., Labeit, D., Witt, S., Heerklots, H., Von Castelmur, E., Labeit, S., et al. (2007). Молекулярные детерминанты рекрутирования убиквитин-лигазы MuRF-1 на тайтин М-линии. ФАСЭБ Дж . 7, 1383–1392. doi: 10.1096/fj.06-7644com

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Муес, А., Ван Дер Вен, П.Ф., Янг, П., Ферст, Д.О., и Гаутель, М. (1998). Два иммуноглобулиноподобных домена Z-дисковой части тайтина взаимодействуют конформационно-зависимым образом с телетонином. ФЭБС Письмо . 428, 111–114. doi: 10.1016/S0014-5793(98)00501-8

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Мюллер, С., Lange, S., Gautel, M., and Wilmanns, M. (2007). Жесткая конформация тандемного повтора домена иммуноглобулина в А-диапазоне белка тайтина эластичных мышц. Дж. Мол. Биол . 371, 469–480. doi: 10.1016/j.jmb.2007.05.055

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Nagy, A., Grama, L., Huber, T., Bianco, P., Trombitas, K., Granzier, H.L., et al. (2005). Иерархическая растяжимость домена PEVK тайтина скелетных мышц. Биофиз. Дж .89, 329–336. doi: 10.1529/biophysj.104.057737

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Нав, Р., Ферст, Д.О., и Вебер, К. (1990). Взаимодействие альфа-актинина и небулина in vitro. Поддержка существования системы четвертых филаментов в скелетных мышцах. ФЭБС Письмо . 269, 163–166. дои: 10.1016/0014-5793(90)81144-D

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Никастро Г., Марджокко П., Кардинали Б., Stagnaro, P., Cauglia, F., Cuniberti, C., et al. (2004). Роль неструктурированных расширений во вращательно-диффузионных свойствах глобулярного белка: пример модуля тайтина i27. Биофиз. Дж . 87, 1227–1240. doi: 10.1529/biophysj.104.040931

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Ohlsson, M., Hedberg, C., Bradvik, B., Lindberg, C., Tajsharghi, H., Danielsson, O., et al. (2012). Наследственная миопатия с ранней дыхательной недостаточностью, связанная с мутацией тайтина А-диапазона. Мозг 135, 1682–1694. doi: 10.1093/мозг/aws103

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Паппас, К.Т., Бхаттачарья, Н., Купер, Дж.А., и Грегорио, К.С. (2008). Небулин взаимодействует с CapZ и регулирует архитектуру тонких филаментов внутри Z-диска. Мол. биол. Ячейка 19, 1837–1847 гг. doi: 10.1091/mbc.E07-07-0690

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Пэн, Дж., Раддац, К., Лабейт, С., Гранзье, Х., и Готтхардт, М. (2005). Мышечная атрофия у мышей с дефицитом титина М-линии. J. Muscle Res. Селл Мотил . 26, 381–388. doi: 10.1007/s10974-005-9020-y

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Перниго С., Фукудзава А., Берц М., Холт М., Риф М., Штайнер Р. А. и соавт. (2010). Структурное понимание сборки М-диапазона и механики комплекса титин-обскурин-подобный-1. Проц. Натл. акад. науч. США . 107, 2908–2913.doi: 10.1073/pnas.0

    6107

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Перц-Эдвардс, Р. Дж., и Риди, М. К. (2011). Электронная микроскопия и рентгеновская дифракция свидетельствуют о двух структурных состояниях Z-полосы. Биофиз. Дж . 101, 709–717. doi: 10.1016/j.bpj.2011.06.024

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Пфеффер, Г., Эллиот, Х. Р., Гриффин, Х., Баррези, Р., Миллер, Дж., Марш, Дж., и соавт. (2012). Мутация титина сегрегирует с наследственной миопатией с ранней дыхательной недостаточностью. Мозг 135, 1695–1713. doi: 10.1093/мозг/aws102

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Пфуль, М., Гаутель, М., Политоу, А.С., Джозеф, К., и Пасторе, А. (1995). Определение вторичной структуры с помощью ЯМР-спектроскопии иммуноглобулиноподобного домена гигантского мышечного белка тайтина. Дж. Биомол. ЯМР 6, 48–58. дои: 10.1007/BF00417491

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Пфуль, М., Импрота, С., Политоу, А.С., и Пасторе, А. (1997). Когда модуль также является доменом: роль N-конца в стабильности и динамике доменов иммуноглобулинов из тайтина. Дж. Мол. Биол . 265, 242–256. doi: 10.1006/jmbi.1996.0725

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Пфуль М. и Пасторе А. (1995). Третичная структура иммуноглобулиноподобного домена гигантского мышечного белка тайтина: новый член группы I. Структура 3, 391–401.doi: 10.1016/S0969-2126(01)00170-8

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Пфуль, М., Уиндер, С.Дж., Кастильоне Морелли, М.А., Лабейт, С., и Пасторе, А. (1996). Корреляция между конформационными и связывающими свойствами повторов небулина повторяется. Дж. Мол. Биол . 257, 367–384. дои: 10.1006/jmbi.1996.0169

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Пиноцис Н., Петухов М., Ланге С., Свергун Д., Зоу П., Gautel, M., et al. (2006). Доказательства димерной сборки двух комплексов тайтин/телетонин, индуцированной С-концом телетонина. Дж. Структура. Биол . 155, 239–250. doi: 10.1016/j.jsb.2006.03.028

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Политоу А.С., Миллевой С., Гаутель М., Колмерер Б. и Пасторе А. (1998). Sh4 в мышцах: структура решения домена Sh4 из небулина. Дж. Мол. Биол . 276, 189–202. дои: 10.1006/jmbi.1997.1521

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Политоу, А. С., Спадаччини, Р., Джозеф, К., Браннетти, Б., Геррини, Р., Хелмер-Циттерих, М., и др. (2002). Домен Sh4 небулина избирательно связывается с пептидами типа II: теоретическое предсказание и экспериментальная проверка. Дж. Мол. Биол . 316, 305–315. doi: 10.1006/jmbi.2001.5312

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Политоу, А. С., Томас, Д.Дж. и Пасторе А. (1995). Складывание и стабильность титиновых иммуноглобулиноподобных модулей с последствиями для механизма эластичности. Биофиз. Дж . 69, 2601–2610. doi: 10.1016/S0006-3495(95)80131-1

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Пухнер Э.М., Александрович А., Хо А.Л., Хенсен У., Шафер Л.В., Брандмайер Б. и соавт. (2008). Механоэнзиматика титинкиназы. Проц. Натл. акад. науч. США . 105, 13385–13390.doi: 10.1073/pnas.0805034105

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Кадота, Х., МакГаха, Л.А., Мерсер, К.Б., Старк, Т.Дж., Феррара, Т.М., и Бениан, Г.М. (2008). Новая протеинфосфатаза является партнером по связыванию доменов протеинкиназы UNC-89 (Obscurin) у Caenorhabditis elegans. Мол. биол. Мобильный 19, 2424–2432. doi: 10.1091/mbc.E08-01-0053

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Ракер, М.О. и Рассел М.В. (2011). Истощение обскурина нарушает организацию скелетных мышц у развивающихся эмбрионов рыбок данио. Дж. Биомед. Биотехнолог . 2011:479135. дои: 10.1155/2011/479135

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Raeker, M.O., Su, F., Geisler, S.B., Борисов, A.B., Kontrogianni-Konstantopoulos, A., Lyons, S.E., et al. (2006). Обскурин необходим для латерального выравнивания поперечнополосатых миофибрилл у рыбок данио. Дев. Дин .235, 2018–2029 гг. doi: 10.1002/dvdy.20812

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Randazzo, D., Giacomello, E., Lorenzini, S., Rossi, D., Pierantozzi, E., Blaauw, B., et al. (2013). Обскурин необходим для локализации анкирин-В-зависимого дистрофина и целостности сарколеммы. J. Cell Biol . 200, 523–536. doi: 10.1083/jcb.201205118

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Раскин А., Ланге С., Банарес К., Lyon, R.C., Zieseniss, A., Lee, L.K., et al. (2012). Новый механизм, включающий четыре с половиной домена LIM, белок-1 и регулируемую внеклеточным сигналом киназу-2, регулирует фосфорилирование и механику титина. J. Biol. Химия . 287, 29273–29284. doi: 10.1074/jbc.M112.372839

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Риф, М., Гаутель, М., и Гауб, Х. Э. (2000). Силы разворачивания доменов тайтина и фибронектина, непосредственно измеренные с помощью АСМ. Доп.Эксп. Мед. Биол . 481, 129–136. обсуждение: 137–141. дои: 10.1007/978-1-4615-4267-4_8

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Риф, М., Гаутель, М., Шеммель, А., и Гауб, Х. Э. (1998). Механическая стабильность доменов иммуноглобулина и фибронектина III в мышечном белке тайтине, измеренная с помощью атомно-силовой микроскопии. Биофиз. Дж . 75, 3008–3014. дои: 10.1016/S0006-3495(98)77741-0

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Зауэр, Ф., Вахокоски, Дж., Сонг, Ю.Х., и Вильманнс, М. (2010). Молекулярная основа сборки гигантских мышечных белков типа обскуриноподобного 1 и титина от головы к хвосту. EMBO Реп. . 11, 534–540. doi: 10.1038/embor.2010.65

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Шейх Ф., Раскин А., Чу П. Х., Ланге С., Доменигетти А. А., Чжэн М. и соавт. (2008). Комплекс, содержащий FHL1, в саркомере кардиомиоцитов опосредует гипертрофические биомеханические реакции на стресс у мышей. Дж. Клин. Инвестировать . 118, 3870–3880. дои: 10.1172/JCI34472

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Соримачи Х., Кинбара К., Кимура С., Такахаши М., Ишиура С., Сасагава Н. и др. (1995). Мышечно-специфический кальпаин, р94, ответственный за поясно-конечностную мышечную дистрофию типа 2А, связывается с коннектином через IS2, р94-специфическую последовательность. J. Biol. Химия . 270, 31158–31162. doi: 10.1074/jbc.270.52.31158

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Стэклис, В., Vega, M.C., Wilmanns, M., and Grater, F. (2009). Механическая сеть в титиновом иммуноглобулине из анализа распределения силы. Вычисление PLoS. Биол . 5:e1000306. doi: 10.1371/journal.pcbi.1000306

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Стюард, А., Чен, К., Чепмен, Р.И., Борджиа, М.Б., Роджерс, Дж.М., Войтала, А., и соавт. (2012). Два тандемных белка иммуноглобулина со связывающей бета-нитью обнаруживают неожиданные различия в кооперативности и путях фолдинга. Дж. Мол. Биол . 416, 137–147. doi: 10.1016/j.jmb.2011.12.012

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Судзуки Т., Ядзима Х., Маруяма К. и Кимура С. (2000). 3′-концевая последовательность кДНК размером 7,5 т.п.н. небулина скелетных мышц цыпленка выявляет области связывания актина. Зоолог. Наука . 17, 1095–1099. doi: 10.2108/zsj.17.1095

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Теммерман К., Саймон Б.и Вильманнс, М. (2013). Структурно-функциональное разнообразие в активности и регуляции DAPK-родственных протеинкиназ. ФЕБС J . 21, 5533–5550. doi: 10.1111/февраль 12384

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Цховребова, Л., Уокер, М.Л., Гроссманн, Дж.Г., Хан, Г.Н., Барон, А., и Триник, Дж. (2010). Форма и гибкость суперповторов из 11 доменов тайтина. Дж. Мол. Биол . 397, 1092–1105. doi: 10.1016/j.jmb.2010.01.073

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Вазина А. А., Ланина Н. Ф., Алексеев Д. Г., Брас В., Долбня И. П. (2006). Структурные принципы многодоменной организации гигантской полипептидной цепи белка титина мышц: исследования SAXS/WAXS при растяжении ориентированных волокон титина. Дж. Структура. Биол . 155, 251–262. doi: 10.1016/j.jsb.2006.03.025

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Фон Кастельмур, Э., Марино М., Свергун Д. И., Креплак Л., Укурум-Фотиадис З., Конарев П. В. и соавт. (2008). Регулярный паттерн супермотивов Ig определяет гибкость сегментов как эластичный механизм титиновой цепи. Проц. Натл. акад. науч. США . 105, 1186–1191. doi: 10.1073/pnas.0707163105

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Wang, K., Knipfer, M., Huang, Q.Q., Van Heerden, A., Hsu, L.C., Gutierrez, G., et al. (1996). Последовательность небулина в скелетных мышцах человека кодирует план тонкофиламентной архитектуры.Мотивы последовательности и профили аффинности тандемных повторов и терминального Sh4. J. Biol. Химия . 271, 4304–4314. doi: 10.1074/jbc.271.8.4304

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Wang, S.M., Jeng, CJ, and Sun, M.C. (1992). Исследования взаимодействия между тайтином и миозином. Гистол. Гистопатол . 7, 333–337.

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

    Уорнер А., Сюн Г., Кадота Х., Рогальский Т., Фогль А.W., Moerman, D.G., et al. (2013). CPNA-1, белок домена копина, расположен в местах адгезии интегрина и необходим для стабильности миофиламентов у Caenorhabditis elegans. Мол. биол. Ячейка 24, 601–616. doi: 10.1091/mbc.E12-06-0478

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Ватанабэ, К., Мюле-Голл, К., Келлермайер, М.С., Лабейт, С., и Гранзье, Х. (2002). Различная молекулярная механика проявляется конститутивно и дифференциально экспрессируемыми тандемными сегментами Ig тайтина. Дж. Структура. Биол . 137, 248–258. doi: 10.1006/jsbi.2002.4458

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Вайнерт С., Бергманн Н., Луо X., Эрдманн Б. и Готтхардт М. (2006). Дефицит M-линии тайтина вызывает сердечную летальность из-за нарушения созревания саркомера. J. Cell Biol . 173, 559–570. doi: 10.1083/jcb.200601014

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Витт, К.С., Буркарт, К., Labeit, D., McNabb, M., Wu, Y., Granzier, H., et al. (2006). Небулин регулирует длину тонких филаментов, сократимость и структуру Z-диска in vivo. EMBO J . 25, 3843–3855. doi: 10.1038/sj.emboj.7601242

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Witt, C.C., Olivieri, N., Centner, T., Kolmerer, B., Millevoi, S., Morell, J., et al. (1998). Обзор первичной структуры и межвидовой консервации эластических элементов тайтина I-диапазона у позвоночных. Дж. Структура. Биол . 122, 206–215. дои: 10.1006/jsbi.1998.3993

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Xiong, G., Qadota, H., Mercer, K.B., McGaha, L.A., Oberhauser, A.F., and Benian, G.M. (2009). Комплекс LIM-9 (FHL)/SCPL-1 (SCP) взаимодействует с С-концевыми участками протеинкиназы UNC-89 (обскурин) в мышце Caenorhabditis elegans. Дж. Мол. Биол . 386, 976–988. doi: 10.1016/j.jmb.2009.01.016

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Ягава, К., Ямано К., Огуро Т., Маеда М., Сато Т., Момосе Т. и др. (2010). Структурная основа стабильности белков, зависящей от пути разворачивания: векторное разворачивание против глобального развертывания. Белковая наука . 19, 693–702. doi: 10.1002/pro.346

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Ямасаки Р., Берри М., Ву Ю., Тромбитас К., Макнабб М., Келлермайер М. С. и соавт. (2001). Титин-актиновое взаимодействие в миокарде мыши: модуляция пассивного напряжения и его регуляция кальцием/S100A1. Биофиз. Дж . 81, 2297–2313. doi: 10.1016/S0006-3495(01)75876-6

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Янг П., Элер Э. и Гаутель М. (2001). Обскурин , гигантский саркомерный белок фактора обмена Rho-гуаниновых нуклеотидов, участвующий в сборке саркомера. J. Cell Biol . 154, 123–136. doi: 10.1083/jcb.200102110

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Цзоу, П., Пиноцис, Н., Ланге, С., Сонг Ю.Х., Попов А., Мавридис И. и соавт. (2006). Палиндромная сборка гигантского мышечного белка тайтина в саркомерном Z-диске. Природа 439, 229–233. doi: 10.1038/nature04343

    Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Мышечные белки

    %PDF-1.4 % 1 0 объект > эндообъект 11 0 объект /Заголовок /Тема /Автор /Режиссер /Ключевые слова /CreationDate (D:20220310181708-00’00’) /ElsevierWebPDFSpecifications (6.5) /ModDate (D:20181003121223+02’00’) /дои (10.1016/B978-0-12-814026-0.21602-8) /роботы (без индекса) >> эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект > эндообъект 4 0 объект > эндообъект 5 0 объект > эндообъект 6 0 объект > эндообъект 7 0 объект > поток application/pdfdoi:10.1016/B978-0-12-814026-0.21602-8

  • Мышечные белки
  • Майк Боланд
  • Лавдип Каур
  • Фэн Мин Чиан
  • Тьерри Астрюк
  • Мышца
  • Белковое питание
  • Мясо
  • Миофибриллы
  • Соединительная ткань
  • Миозин
  • Актин
  • Коллаген
  • Энциклопедия пищевой химии, 2018 1-17.10.1016/B978-0-12-814026-0.21602-8
  • Эльзевир
  • bookEncyclopedia of Food Chemistry© Elsevier Inc., 2018. Все права защищены. -814026-0.21602-86.510.1016/B978-0-12-814026-0.21602-8noindexElsevier2018-04-24T15:07:52+05:302018-10-03T12:12:23+02:002018-10-03T12:12 :23+02:00TrueAcrobat Distiller 8.1.0 (Windows)uuid:70092de4-4bd6-415e-aba3-d1b86796dc7euuid:d08fe108-6638-4b00-afde-ca4b884ebf31 конечный поток эндообъект 8 0 объект > эндообъект 9 0 объект > эндообъект 10 0 объект > эндообъект 12 0 объект > эндообъект 13 0 объект > эндообъект 14 0 объект > эндообъект 15 0 объект > эндообъект 16 0 объект > эндообъект 17 0 объект > эндообъект 18 0 объект > эндообъект 19 0 объект > эндообъект 20 0 объект > эндообъект 21 0 объект > эндообъект 22 0 объект > эндообъект 23 0 объект > эндообъект 24 0 объект > эндообъект 25 0 объект > эндообъект 26 0 объект > эндообъект 27 0 объект > эндообъект 28 0 объект > эндообъект 29 0 объект > /ProcSet [/PDF /Text /ImageC /ImageB /ImageI] >> эндообъект 30 0 объект > поток xڝXɎ6+| ҷ /㹤)ZX$==`q+mq dXr|-.,/7|M&M&jb;[sĞଅ>#N4[#km֦WMpT剸M ;v[[email protected] Ji&:ӽ(?lYSmu

    Фантастические мышечные белки и где их найти — ScienceDaily

    Исследователи из Центра молекулярной медицины Макса Дельбрюка Ассоциации Гельмгольца (MDC) разработали модель мыши, которая позволяет им заглянуть внутрь работающей мышцы. и идентифицировать белки, которые позволяют саркомерам сокращаться, расслабляться, сообщать о своих энергетических потребностях и адаптироваться к упражнениям. В частности, они смогли картировать белки в определенных субрегионах саркомера, начиная с «Z-диска», границы между соседние саркомеры.Это само по себе было значительным шагом вперед в изучении поперечнополосатых мышц.

    В процессе они сделали неожиданное открытие: миозин, один из трех основных белков, входящих в состав поперечно-полосатых мышечных волокон, по-видимому, входит в Z-диск. Модели совместной работы миозина, актина и эластичного каркасного белка titin в значительной степени игнорировали возможность того, что миозиновые филаменты проникают в структуру Z-диска. Только недавно немецкие ученые предположили, что это так, но до сих пор никакие экспериментальные данные не подтвердили эту модель.

    «Это будет неожиданностью даже для исследователей миозина», — говорит профессор Майкл Готтхардт, который возглавляет лабораторию биологии нервно-мышечных и сердечно-сосудистых клеток MDC и руководил исследованием. «Это доходит до самых основ того, как мышцы генерируют силу».

    Кто там?

    Команда Готтхардта, включая первых авторов, доктора Франциску Рудольф и доктора Клаудию Финк, с помощью коллег из MDC и Геттингенского университета, никогда не пыталась проверить эту теорию.Их основной целью было идентифицировать белки в Z-диске и рядом с ним. Для этого они разработали модель мыши с искусственным ферментом под названием BioID, вставленным в гигантский белок тайтин. Затем Titin-BioID пометил белки рядом с Z-диском.

    Саркомеры — это крошечные молекулярные машины, заполненные белками, которые тесно взаимодействуют друг с другом. До сих пор было невозможно разделить белки, специфичные для разных субрегионов, особенно в живых, функционирующих мышцах. «Titin-BioID исследует определенные области структуры саркомера in vivo», — говорит доктор.Филипп Мертинс, возглавляющий лабораторию протеомики MDC. «Раньше это было невозможно».

    Группа впервые применила BioID на живых животных в физиологических условиях и идентифицировала 450 белков, связанных с саркомером, около половины из которых уже были известны. Они обнаружили поразительные различия между сердцем и скелетными мышцами, а также между взрослыми и новорожденными мышами, которые связаны со структурой саркомера, передачей сигналов и метаболизмом. Эти различия отражают потребность взрослой ткани в оптимизации производительности и выработки энергии по сравнению с ростом и ремоделированием в неонатальной ткани.

    «Мы хотели знать, кто там, кто игроки, — говорит Готтхардт. «Большинство было ожидаемо, подтверждая наш подход».

    Сюрприз

    Белком, который они не ожидали увидеть в Z-диске, был миозин, интегрированный в противоположном участке саркомера. Когда мышца побуждается к движению, миозин проходит вдоль актина, сближая соседние Z-диски. Это скольжение актиновых и миозиновых нитей создает силу, которая позволяет нашему сердцу перекачивать кровь, а скелетным мышцам — сохранять осанку или поднимать предметы.

    Эта так называемая «модель скользящих нитей» саркомера описывает производство силы и помогает объяснить, как соотносятся сила и длина саркомера. Однако современные модели не могут предсказать поведение полностью сжатых саркомеров. Эти модели предполагают, что миозин не входит в Z-диск во время своего движения вдоль актина. Были некоторые намеки на то, что, возможно, это продолжится. «Но мы не знали, было ли то, что мы видели в окрашенных образцах тканей, артефактом или реальной жизнью», — говорит Готтхардт.«С BioID мы можем сидеть на Z-диске и наблюдать, как миозин проходит мимо».

    Gotthardt соглашается с предложенной теорией, согласно которой миозин, проникающий в Z-диск, может ограничивать или ослаблять сокращение. Это может помочь решить текущую проблему, с которой ученые столкнулись при расчете силы, которую может создать мышечное волокно по отношению к его длине, и привести к усовершенствованной модели саркомера и, возможно, служить для защиты мышц от чрезмерного сокращения.

    Почему это важно

    Понимание того, как мышечные волокна растягиваются и сокращаются на молекулярном уровне в нормальных условиях, важно, чтобы исследователи могли затем определить, что происходит не так, когда мышцы повреждаются, заболевают или атрофируются с возрастом.Выявление белков, вызывающих проблемы, потенциально может помочь определить новые цели лечения пациентов с заболеваниями сердца или скелетных мышц.

    Готхардт и его команда планируют в следующий раз использовать BioID для изучения животных с различными патологиями, например, чтобы выяснить, какие белки участвуют в мышечной атрофии. «Возможно, в саркомер проникает белок, которого в норме там нет, и это часть патологии», — говорит Готтхардт. «Мы можем найти его с помощью BioID».

    Протеом человека в скелетных мышцах

    Основной функцией скелетных мышц является сокращение, обеспечивающее устойчивость и движение тела.Скелетная мышца состоит из поперечнополосатых мышечных клеток, которые срастаются между собой в длинные мышечные волокна. Анализ транскриптома показывает, что 65% (n=13044) всех белков человека (n=20090) экспрессируются в скелетных мышцах, и 933 из этих генов демонстрируют повышенную экспрессию в скелетных мышцах по сравнению с другими типами тканей.

    • 933 повышенные гены
    • 56 обогащенных генов
    • 276 групп обогащенных генов
    • Скелетные мышцы имеют наиболее богатую экспрессию генов, общих с языком и сердцем

    Транскриптом скелетных мышц

    Транскриптомный анализ скелетных мышц можно визуализировать в отношении специфичности и распределения транскрибируемых молекул мРНК (рис. 1).Специфичность иллюстрирует количество генов с повышенной или неповышенной экспрессией в скелетных мышцах по сравнению с другими тканями. Выражение с повышенными правами включает в себя три подкатегории типов выражений с повышенными правами:

    • Обогащение тканей: уровень мРНК в скелетных мышцах по крайней мере в четыре раза выше по сравнению с любыми другими тканями.
    • Обогащенная группа: как минимум в четыре раза выше средний уровень мРНК в группе из 2–5 тканей по сравнению с любой другой тканью.
    • Повышение уровня ткани: уровень мРНК в скелетных мышцах как минимум в четыре раза выше среднего по сравнению со средним уровнем во всех других тканях.

    Распределение, с другой стороны, визуализирует, сколько генов имеют или не имеют определяемых уровней (nTPM≥1) транскрибируемых молекул мРНК в скелетных мышцах по сравнению с другими тканями. Как видно из таблицы 1, все гены, повышенные в скелетных мышцах, классифицируются как:

    • Обнаружен в единичной ткани: Обнаружен в единичной ткани
    • Обнаружен в некоторых: Обнаружен более чем в одной, но менее чем в одной трети тканей
    • Обнаружен во многих: Обнаружен как минимум в трети, но не во всех тканях
    • Обнаружен во всех: Обнаружен во всех тканях

    Рис. 1.(A) Распределение всех генов по пяти категориям на основе специфичности транскриптов в скелетных мышцах, а также во всех других тканях. (B) Распределение всех генов по шести категориям на основе обнаружения транскриптов (nTPM≥1) в скелетных мышцах, а также во всех других тканях.


    Как показано на рис. 1, 933 гена демонстрируют некоторый уровень повышенной экспрессии в скелетных мышцах по сравнению с другими тканями. Три категории генов с повышенной экспрессией в скелетных мышцах по сравнению с другими органами показаны в таблице 1.В таблице 2 определены 12 генов с наибольшим обогащением скелетных мышц.

    Таблица 1. Количество генов в подразделенных категориях повышенной экспрессии в скелетных мышцах.


    Таблица 2. 12 генов с самым высоким уровнем обогащенной экспрессии в скелетных мышцах. «Тканевое распределение» описывает обнаружение транскрипта (nTPM≥1) в скелетных мышцах, а также во всех других тканях. «мРНК (ткань)» показывает уровень транскрипта в скелетных мышцах в виде значений nTPM.«Показатель тканевой специфичности (TS)» соответствует кратному изменению между уровнем экспрессии в скелетных мышцах и тканью со вторым по величине уровнем экспрессии.

    Джин Описание Распределение тканей мРНК (ткань) Оценка тканевой специфичности
    МГ2 тяжелая цепь миозина 1 Обнаружен в некоторых 7957.1 137
    ACTN3 актинин альфа 3 Обнаружен в некоторых 1686,9 72
    ПРАМЭФ9 Член семьи PRAME 9 Обнаружено в одном 33,6 52
    AC119733.1 новый белок Обнаружено в одном 5,0 50
    FGF8 фактор роста фибробластов 8 Обнаружен в некоторых 49.2 40
    PPP1R27 регуляторная субъединица протеинфосфатазы 1 27 Обнаружен в некоторых 1215,8 25
    CHRNA10 никотиновая альфа-10 субъединица холинергического рецептора Обнаружен в некоторых 48,3 24
    МИНАР2 Мембранный интегральный NOTCh3-ассоциированный рецептор 2 Обнаружен в некоторых 36.2 24
    ИДИ2 изопентенил-дифосфат-дельта-изомераза 2 Обнаружен в некоторых 276,1 23
    ЧРНГ никотиновая гамма-субъединица холинергического рецептора Обнаружен в некоторых 32,3 23
    MYh5 тяжелая цепь миозина 4 Обнаружено в одном 10.7 23
    JSRP1 соединительный белок саркоплазматического ретикулума 1 Обнаружен в некоторых 338,6 18

    Белковая экспрессия генов, повышенная в скелетных мышцах

    Углубленный анализ повышенных генов в скелетных мышцах с использованием профилирования белков на основе антител позволил нам визуализировать паттерны экспрессии этих белков в различных функциональных компартментах, включая белки, связанные с i) сокращением, ii) функцией кальция и iii) ферментативной активностью. .

    Белки, связанные с сокращением, экспрессируемые в скелетных мышцах

    Основными структурными белками скелетных миоцитов, связанными с сокращением, являются миозиновые и актиновые филаменты, образующие полосатую структуру, которую можно наблюдать при электронной микроскопии. Другое семейство белков, связанных с мышечным сокращением, — это семейство тропонинов, регулирующее связывание миозина с актином посредством конформационных изменений, зависящих от концентрации ионов кальция в клетках. Примеры членов семейств миозинов и тропонинов, экспрессируемых исключительно в скелетных мышцах, включают MYh3 и TNNT1, причем MYh3 экспрессируется в быстрых (тип II) волокнах, а TNNT1 — в медленных (тип I) волокнах.Другим примером белка, участвующего в сокращении скелетных мышц, является миозин-связывающий белок MYBPC1, который влияет на сокращение за счет перекрестных мостиков в саркомере.


    МГ3
    ТННТ1
    MYBPC1

    Белки, связанные с функцией кальция, экспрессируемые в скелетных мышцах

    Как в сердечной, так и в скелетной мышце сокращение зависит от уровня внутриклеточного кальция.Однако, в отличие от кардиомиоцитов, где высвобождение кальция регулируется путем связывания ионов кальция из внешней среды с потенциалзависимыми кальциевыми каналами, скелетные миоциты хранят кальций в саркоплазматическом ретикулуме до тех пор, пока нейронный импульс не вызовет приток кальция по миофиламентам. Тремя примерами, связанными с функцией кальция с избирательной экспрессией в скелетных мышцах, являются RYR1, CASQ1 и JPh2. RYR1 представляет собой рианодиновый рецептор, действующий как канал высвобождения кальция, в то время как CASQ1 необходим для хранения кальция в саркоплазматическом ретикулуме.JPh2 способствует функциональному перекрестному взаимодействию между клеточной поверхностью и внутриклеточными каналами высвобождения кальция.


    1 руб.
    CASQ1
    ЮФ2

    Белки, связанные с ферментативной активностью, выраженной в скелетных мышцах

    Ферментативная активность является важной функцией в физиологии скелетных мышц, которая связана с различными процессами, такими как метаболизм, накопление гликогена и регенерация.Примеры трех белков, участвующих в ферментативной активности с избирательной экспрессией в скелетных мышцах, включают AMPD1, PYGM и ENO3. AMPD1 представляет собой фермент, участвующий в цикле пуриновых нуклеотидов и играющий критическую роль в энергетическом обмене, в то время как фермент PYGM необходим для метаболизма углеводов и гликогенолиза. ENO3 является изоферментом, играющим роль в развитии и регенерации мышц, с мутациями, связанными с болезнью накопления гликогена.


    AMPD1
    ПИГМ
    ENO3

    Экспрессия генов общая для скелетных мышц и других тканей

    В скелетных мышцах экспрессируется 276 групп генов.Групповые обогащенные гены определяются как гены, демонстрирующие в 4 раза более высокий средний уровень экспрессии мРНК в группе из 2-5 тканей, включая скелетные мышцы, по сравнению со всеми другими тканями.

    Чтобы проиллюстрировать отношение ткани скелетных мышц к другим типам тканей, был создан сетевой график, отображающий количество генов с общей экспрессией в разных типах тканей.

    Рисунок 2. Интерактивный сетевой график генов, обогащенных скелетными мышцами, и обогащенных групп генов, связанных с их соответствующими обогащенными тканями (серые кружки).Красные узлы представляют количество генов, обогащенных скелетными мышцами, а оранжевые узлы представляют количество генов, обогащенных группой. Размеры красных и оранжевых узлов связаны с количеством генов, отображаемых в узле. Каждый узел кликабельный и приводит к списку всех обогащенных генов, связанных с выделенными ребрами. Сеть ограничена генами, обогащенными группами, в комбинациях до 5 тканей, но результирующие списки показывают полный набор генов, обогащенных группами, в конкретной ткани.

    За исключением ткани языка, богатой скелетными мышцами, скелетные мышцы имеют наиболее богатую группой экспрессию генов с сердцем, что ожидается, поскольку и сердце, и скелетные мышцы представляют собой поперечно-полосатые мышцы со многими сходствами. Двумя примерами белков с общей экспрессией в сердце и скелетных мышцах являются MYH7 и LDB3. MYH7 связан с сокращением и демонстрирует дифференциальную экспрессию между медленными (тип I) и быстрыми (тип II) мышечными волокнами. LDB3 участвует в организации саркомеров и отчетливо экспрессируется в Z-дисках сердца.


    MYH7 — скелетная мышца
    MYH7 – сердечная мышца


    LDB3 — скелетная мышца
    LDB3 — сердечная мышца

    Скелетные мышцы являются одним из самых крупных органов человеческого тела и до 50% общей массы тела составляют скелетные мышцы. Основной функцией скелетных мышц является сокращение, которое приводит к движению тела, но также необходимо для осанки и устойчивости тела.В отличие от сердечной мышцы, другой похожей по строению поперечнополосатой мышцы, сокращение скелетных мышц находится под произвольным контролем и инициируется импульсами головного мозга. Еще одной важной функцией скелетных мышц является регулирование температуры тела. Тепло генерируется, когда мышцы сокращаются и вызывают расширение кровеносных сосудов в коже. Таким образом, скелетные мышцы также участвуют в регуляции кровотока.

    Скелетные мышцы вместе с сердечной мышцей состоят из поперечно-полосатой мышечной ткани, образующей параллельные мышечные волокна.Поперечно-полосатая мышечная ткань состоит из миоцитов, расположенных в виде длинных и тонких многоядерных волокон, которые пересекаются регулярным рисунком из тонких красных и белых линий, что придает мышце характерный внешний вид и название. Существует два типа (быстрые и медленные) мышечных волокон в зависимости от типа присутствующего миозина. Эти типы волокон невозможно различить при обычном окрашивании гематоксилин-эозином (ГЭ).

    Развитие и нормальная деятельность скелетных мышц зависят и тесно интегрированы с нервной системой.Скелетные мышцы прикреплены к костям и сокращаются произвольно (путем стимуляции нервов), в отличие от других распространенных типов мышц, то есть сердечной мышцы и гладкой мускулатуры.

    Основным типом клеток скелетных мышц являются миоциты. Миоциты сливаются во время развития, образуя большие многоядерные клетки, называемые синцитиями. Клетки богаты митохондриями и содержат большое количество актиновых и миозиновых белков, расположенных в виде повторяющихся единиц, называемых саркомерами. Гистологически это высокоструктурированное расположение саркомеров выглядит как темные (А-полосы) и светлые (I-полосы) полосы, которые хорошо видны на микроскопическом изображении.Кроме мышечных волокон, скелетные мышцы также состоят из прилежащих прожилков соединительной и жировой ткани. Скелетная мышечная ткань сильно васкуляризирована тонкой сетью капилляров, проходящих между волокнами.

    Используя световую листовую микроскопию и иммуноокрашивание, мы можем детально изучить и визуализировать сложные скелетные мышцы. На видео ниже скелетные мышцы показаны красным, а их сложная сеть нервов — бирюзовым. Полная версия видео находится здесь.

    Гистологию скелетных мышц человека, включая подробные изображения и информацию о различных типах клеток, можно просмотреть в словаре Protein Atlas Histology Dictionary.

    Здесь описаны и охарактеризованы гены, кодирующие белок, экспрессированные в скелетных мышцах, а также примеры иммуногистохимически окрашенных срезов тканей, которые визуализируют соответствующие паттерны экспрессии белков генов с повышенной экспрессией в скелетных мышцах.

    Профилирование транскриптов было основано на комбинации двух наборов данных транскриптомики (HPA и GTEx), соответствующих в общей сложности 14590 образцам из 55 различных типов нормальных тканей человека. Окончательное значение согласованной нормализованной экспрессии (nTPM) для каждого типа ткани использовали для классификации всех генов в соответствии с тканеспецифической экспрессией на две разные категории, основанные на специфичности или распределении.

    Uhlén M et al., Тканевая карта протеома человека.   Science (2015)
    PubMed: 25613900 DOI: 10.1126/science.1260419

    Yu NY et al., Дополнение к характеристике тканей путем интеграции профилирования транскриптома из Атласа белков человека и консортиума FANTOM5.   Рез. нуклеиновых кислот. (2015)
    PubMed: 26117540 DOI: 10.1093/nar/gkv608

    Fagerberg L et al., Анализ тканеспецифичной экспрессии человека путем полногеномной интеграции транскриптомики и протеомики на основе антител.   Mol Cell Proteomics. (2014)
    PubMed: 24309898 DOI: 10.1074/mcp.M113.035600

    Lindskog C et al., Протеомы сердечной и скелетных мышц человека, определенные с помощью транскриптомики и профилирования на основе антител.   BMC Genomics. (2015)
    PubMed: 26109061 DOI: 10.1186/s12864-015-1686-y

    Гистологический словарь – скелетные мышцы

    Белки в структурах – мышцы

    Ученые интересуются структурой мышц по целому ряду причин.Например, ученым-пищевикам необходимо знать подробности структуры и химического состава мышц, чтобы они могли давать рекомендации пищевым компаниям о том, как обрабатывать мясо и перерабатывать продукты на основе мяса. Врачи, физиотерапевты и спортивные ученые заинтересованы в том, чтобы узнать больше о мышцах, чтобы они могли более эффективно лечить мышечные травмы и заболевания.

    Мышечная ткань сокращается и расслабляется при воздействии электрических стимулов из мозга через нервы. Электрические стимулы высвобождают ионы кальция из компонента мышечной клетки.Высвобождение ионов кальция инициирует сокращение мышц. Сокращения вызывают движение тела. Задействованные силы могут быть огромными; все усилия, которые использует тяжелоатлет, исходят от сокращения мышц. Откуда берется необходимая энергия?

    Специальные малые молекулы ( АТФ , аденозинтрифосфат), вырабатываемые во время дыхания, обеспечивают запас энергии, которую используют мышцы. Когда эти маленькие молекулы разрушаются, они делают энергию доступной для мышц.Как мышцы могут превратить эту химическую энергию в кинетическую?

    Это белки в мышцах, которые реагируют на нервные импульсы, изменяя упаковку своих молекул. Однако, чтобы понять, как это работает, нам нужно взглянуть на то, как молекулы собраны вместе и на их структуру.

    Сотни мышечных волокон, каждое из которых имеет длину до нескольких сантиметров, объединены в пучки, образуя единую мышцу. Каждое волокно состоит из множества мелких миофибрилл (рис. 5).Миофибриллы имеют характерный рисунок поперечных линий, называемых полосатостью , которые образованы расположением белковых молекул.

    Белковые молекулы образуют нитей . Есть два типа нити; толстые и тонкие. Толстые филаменты содержат миозина , тонкие филаменты содержат актина , тропонина и тропомиозина . Ученые считают, что мышцы сокращаются за счет скольжения двух типов нитей друг над другом, так что они больше перекрывают друг друга (рис. 5).

    2.5: Структура и функция – Функция белка II

    Источник: BiochemFFA_2_4.pdf. Весь учебник доступен бесплатно у авторов по адресу http://biochem.science.oregonstate.edu/content/biochemistry-free-and-easy

    .

    До сих пор белки, которые мы обсуждали, не были катализаторами (ферментами). Однако большинство белков в клетках катализируют реакции. В этом разделе мы начинаем обсуждение подкласса белков, которые катализируют реакции с высвобождением энергии и преобразованием ее в механическую силу.Они действуют на клеточном и организменном уровне и известны как моторные белки. Моторные белки зависят от глобулярных структурных белков, поэтому важно, чтобы мы описали, как собираются эти клеточные «железные дороги», прежде чем обсуждать сами моторные белки. Имеются две соответствующие волокнистые структуры, служащие рельсами для моторных белков. Они:

    1. микрофиламенты (состоящие из актинового полимера) и
    2. микротрубочки (состоят из полимера тубулина.

    Актин

    Мономерная единица актина называется G-актином (глобулярный актин), а полимер известен как F-актин (нитевидный актин). Филаменты фактина состоят из мельчайших клеточных филаментов, известных как микрофиламенты (рис. 2.101). Актин необходим для мышечного сокращения, а также играет различные роли в клеточной передаче сигналов и поддержании клеточных соединений. В сочетании с другими белками актин имеет многочисленные взаимодействия с клеточной мембраной. β- и γ-формы актина являются компонентами цитоскелета и способствуют подвижности внутри клеток.α-актин играет важную роль в мышечных тканях, где он используется миозином в механическом процессе сокращения (см. ЗДЕСЬ).

    Рисунок 2.101 – Модель актиновых филаментов. Изображение использовано с разрешения (CC BY-SA 3.0; Thomas Splettstoesser).

    Мономерные и полимерные формы актина играют роль в клеточной активности, связанной с движением. Две параллельные нити F-актина могут соединяться друг с другом и создавать двойную спиральную структуру с 2,17 субъединицами на виток спирали. Спиралевидный F-актин в мышцах содержит тропомиозин, который покрывает участки связывания актина с миозином в покоящихся мышцах, предотвращая сокращение.Другие белки, связанные с актиновыми мышечными филаментами, включают тропонины (I, T и C).

    Актиновое клеточное действие

    Примеры действия актина на клеточном уровне включают клеточную подвижность, цитокинез, внутриклеточный транспорт везикул и органелл и форму клетки. Каждый мономер актина связан с молекулой АТФ или АДФ, и присутствие одного из них необходимо для правильного функционирования G-актина.

    Рисунок 2.102 – Прикрепление актина к комплексу клеточной мембраны, известному как соединение адгезивов Википедия

    Роль АТФ

    В мономере актин чаще связан с АТФ, тогда как в филаментах он обычно связан с АДФ.Актин — неэффективная АТФаза, медленно расщепляющая молекулу, но катализ ускоряется в 40 000 раз, когда мономер начинает полимеризоваться. Актин также имеет сайт связывания двухвалентных катионов – либо кальция, либо магния. F-

    Актин связывается со структурными белками в месте слипчивого соединения (рис. 2.102). К ним относятся α-актинин, винкулин (обеспечивает мембранную связь и связи с катенинами и кадгерином).

    Полимеризация

    Фигура 2.103 – Полимеризация мономеров G-актина в полимеры фактина

    Полимеризация актина начинается с зародышеобразования (рис. 2.103). Известно, что один фактор, влияющий на этот процесс, известен как комплекс Arp 2/3. Он делает это, имитируя димер актина, запуская автокаталитический процесс сборки актина. Комплекс Arp 2/3 играет роль как в инициации полимеризации новых актиновых филаментов, так и в формировании ответвлений в филаментах.

    Два белка играют роль в модулировании роста полимера.Тимозин функционирует на концах актиновых филаментов, контролируя рост. Профилин воздействует на мономеры G-актина, обменивая АДФ на АТФ, способствуя присоединению мономеров к растущей цепи.

    F-актиновые филаменты удерживаются вместе относительно слабыми связями по сравнению с ковалентными связями мономеров нуклеиновых кислот, что позволяет при желании легче разбирать их. Аминокислотная последовательность актина оптимизирована, поскольку у водорослей и человека она отличается лишь относительно небольшим количеством (20%). Мутации в гене актина приводят к мышечным заболеваниям и/или глухоте.

    Тубулин

    Рисунок 2.104 Структура микротрубочек Wikipedia

    Тубулиновые белки представляют собой мономерные строительные блоки эукариотических микротрубочек (рис. 2.104 и 2.105). Известны бактериальные (TubZ) и архейные (FtsZ) эквиваленты. Белки α-тубулин и β-тубулин полимеризуются с образованием структур микротрубочек в цитоплазме клеток. Микротрубочки являются основными компонентами цитоскелета эукариотических клеток, обеспечивая структурную поддержку, транспорт внутри клетки и функции, необходимые для сегрегации ДНК во время клеточного деления.

    Димеризация белков α-тубулина и β-тубулина необходима для полимеризации и требует, чтобы субъединицы связывались с GTP. Микротрубочки растут только в одном направлении. β-тубулин находится на плюс-конце канальца (ростовой конец = плюс-конец), а α-тубулин открыт на другом конце (неростовой конец = минус-конец). Димеры α-тубулина/β-тубулина включаются в растущие микротрубочки в этой ориентации. Если димер связан с GDP вместо GTP, он имеет тенденцию быть нестабильным и распадаться, тогда как димер, связанный с GTP, стабильно собирается в микротрубочки.

    Рисунок 2.105 – Анатомия микротрубочек Википедия

    Микротрубочки

    Микротрубочки вместе с микрофиламентами и промежуточными филаментами (см. ЗДЕСЬ) составляют цитоскелет клеток. Находясь в цитоплазме, они встречаются у эукариотических клеток, а также у некоторых бактерий. Микротрубочки помогают придать клеточной структуре. Они составляют внутреннюю структуру жгутиков и ресничек и обеспечивают рельсоподобные поверхности для транспортировки материалов внутри клеток.

    Рис. 2.106. Кинезин и динеин «ходят» вдоль микротрубочек, но движутся в противоположных направлениях. Изображение Aleia Kim

    Полимеризация α-тубулина и β-тубулина с образованием микротрубочек происходит после зародышеобразования.Отдельные единицы располагаются в центрах организации микротрубочек (MTOC), примером которых является центросома. Центросомы являются очагами соединения микротрубочек. Базальные тела ресничек и жгутиков также помогают организовать микротрубочки.

    Моторные белки

    От транспорта материалов внутри клетки до процесса цитокинеза, когда одна клетка делится на две в митозе, клетка нуждается в движении на молекулярном уровне. Секреторные пузырьки и органеллы должны транспортироваться.Хромосомы должны быть разделены в митозе и мейозе.

    Белки динеин и кинезин (рис. 2.106) необходимы для внутриклеточного движения. Эти моторные белки облегчают движение материалов внутри клеток по «рельсам» микротрубочек. Эти моторные белки способны перемещаться по участку цитоскелета за счет преобразования химической энергии в движение при гидролизе АТФ. Исключением является вращение жгутика, в котором используется энергия, обеспечиваемая градиентом, создаваемым протонным насосом.

    кинезины и динеины

    Как уже отмечалось, кинезины и динеины перемещаются в клетках по дорожкам микротрубочек (рис. 2.108 и фильм 2.4). Большинство кинезинов движутся в направлении синтеза микротрубочек (+концевое движение), которое обычно находится вдали от клеточного центра, и в противоположном направлении движения динеинов, которые, как говорят, осуществляют ретроградный транспорт к клеточному центру. Оба белка обеспечивают двигательные функции, необходимые для процессов митоза и мейоза.К ним относятся формирование веретена деления, разделение хромосом и перемещение органелл, таких как митохондрии, аппараты Гольджи и везикулы.

    Рисунок 2.107 – Кинезин. «Ноги» находятся вверху.

    Кинезины состоят из двух тяжелых цепей и двух легких цепей. Головные моторные домены тяжелых цепей (в стопах) используют энергию гидролиза АТФ для выполнения механической работы по перемещению по микротрубочкам. Существует по крайней мере четырнадцать различных семейств кинезинов и, вероятно, много родственных семейств вдобавок.

    На рис. 2.105 показаны ножка и шаровидная головка структуры. Википедия

    Динеины делят на две группы — цитоплазматические и аксонемные (называемые также цилиарными или жгутиковыми динеинами — рис. 2.109). Динеины имеют более сложную структуру, чем кинезины, со многими небольшими полипептидными звеньями. Примечательно, что у растений нет моторных белков динеина, но есть кинезины.

    Фильм 2.4 Моторный белок кинезин, идущий по микротрубочке. Изображение используется с разрешения (общественное достояние; zp706).

    Миозин

    Важную группу моторных белков клетки составляют миозины. Подобно кинезинам и динеинам, миозины используют энергию гидролиза АТФ для движения. При этом движение в основном идет не по микротрубочкам, а по микрофиламентам, состоящим из полимера актина (F-актина). Движение миозина на актине наиболее известно как движущая сила мышечного сокращения. Миозины представляют собой огромное семейство белков, все из которых связываются с актином и все участвуют в движении.Известно восемнадцать различных классов миозиновых белков.

    Рисунок 2.109 – Динеин в аксонеме Википедия

    Миозин II – это форма, ответственная за генерирование мышечного сокращения. Это удлиненный белок, образованный двумя тяжелыми цепями с моторными головками и двумя легкими цепями. Каждая моторная головка миозина связывает актин и имеет сайт связывания АТФ. Головки миозина связывают и гидролизуют АТФ. Этот гидролиз производит энергию, необходимую для движения миозина к плюс-концу актиновой нити.

    Фигура 2.110 — Анатомия актиновых филаментов Википедия

    Немышечные миозины II обеспечивают сокращение, необходимое для обеспечения действия цитокинеза. Другие белки миозина участвуют в движении немышечных клеток. Миозин I участвует во внутриклеточной организации. Миозин V осуществляет транспорт везикул и органелл. Миозин XI обеспечивает движение по сетям клеточных микрофиламентов, чтобы облегчить движение органелл и цитоплазмы в определенном направлении.

    Структура

    Миозины состоят из шести субъединиц, двух тяжелых цепей и четырех легких цепей.Белки миозина имеют домены, часто описываемые как «голова» и «хвост» (рис. 2.111). Некоторые также описывают промежуточную шарнирную область как шейку. Головная часть миозина — это часть, которая связывается с актином. Он использует энергию гидролиза АТФ для движения по актиновым филаментам. В мышцах белки миозина образуют агрегированные структуры, называемые толстыми филаментами. Движения имеют направленный характер.

    Рисунок 2.111 – Анатомия белка миозина Википедия

    Структурные аспекты мышечного сокращения

    Прежде чем мы обсудим этапы процесса мышечного сокращения, важно описать анатомические аспекты мышц и номенклатуру.

    Различают три типа мышечной ткани – скелетную (полосатую), гладкую и (у позвоночных) сердечную. Здесь нас будет интересовать главным образом скелетная мышечная ткань. Мышцы могут активироваться центральной нервной системой или, в случае гладких и сердечных мышц, могут непроизвольно сокращаться. Скелетные мышцы могут быть медленными или быстрыми.

    Рисунок 2.112 – Структурные компоненты мышцы. Википедия

    Саркомеры

    Саркомеры описываются как основные единицы, включающие поперечно-полосатые мышцы, и состоят из толстых (миозин) и тонких (актин) филаментов и белка, называемого тайтином.Нити скользят друг относительно друга при мышечном сокращении, а затем назад при мышечном расслаблении. В гладкой мускулатуре их нет.

    Под микроскопом саркомер представляет собой область между двумя Z-линиями поперечно-полосатой мышечной ткани (рис. 2.112). Z-линия — это отчетливая узкая темная область в середине I-полосы. Внутри саркомера находится целый Aband с его центральной H-зоной. Внутри H-зоны расположены хвосты миозиновых волокон, причем головка направлена ​​наружу оттуда и доходит до I-диска.Внешняя сторона Абанда самая темная, и она становится светлее по направлению к центру.

    Внутри Iполосы расположены тонкие филаменты, не занятые толстыми миозиновыми филаментами. Aband содержит неповрежденные толстые филаменты, перекрывающие тонкие филаменты, за исключением центральной H-зоны, которая содержит только толстые филаменты. В центре Н-зоны находится линия, известная как М-линия. Содержит соединительные элементы клеточного цитоскелета. При мышечном сокращении миозиновые головки двигаются, натягивая свои хвосты на актиновые тонкие филаменты, используя энергию гидролиза АТФ и подтягивая их к центру саркомера.

    Рисунок 2.113 — Продольный разрез скелетных мышц. Википедия

    Сарколемма

    Сарколемма (также известная как миолемма) для мышечных клеток является тем же, чем плазматическая мембрана для других эукариотических клеток — барьером между внутренним и внешним. Он содержит липидный бислой и гликокаликс снаружи. Глиокаликс содержит полисахариды и соединяется с базальной мембраной. Базальная мембрана служит каркасом для соединения мышечных волокон. Эта связь осуществляется трансмембранными белками, связывающими актиновый цитоскелет внутри клетки с базальной мембраной снаружи.На концах мышечных волокон каждая сарколемма срастается с сухожильным волокном, которое, в свою очередь, прикрепляется к костям.

    Саркоплазматический ретикулум

    Саркоплазматический ретикулум (рис. 2.114) — это название структуры внутри мышечных клеток, похожей на гладкий эндоплазматический ретикулум, встречающийся в других клетках. Он содержит специализированный набор белков для удовлетворения потребностей, уникальных для мышечных клеток. Органелла в значительной степени служит кальциевой «батареей», высвобождая накопленный кальций для инициации мышечного сокращения при стимуляции и поглощая кальций по сигналу в конце цикла сокращения.Он выполняет эти задачи, используя каналы ионов кальция для высвобождения ионов и специальные насосы ионов кальция для их захвата.

    Направление движения

    Все миозины, кроме миозина VI, движутся к +-концу (растущему концу) микрофиламента. Шейная часть служит для соединения головы и хвоста. Это также сайт связывания белков легкой цепи миозина, которые образуют часть макромолекулярного комплекса с регуляторными функциями. Хвост – это точка крепления молекул или другого перемещаемого «груза».Он также может соединяться с другими субъединицами миозина и может играть роль в управлении движением.

    Рисунок 2.114 – Анатомия мышечного волокна Википедия

    Мышечное сокращение

    Модель скользящих нитей была предложена для описания процесса мышечного напряжения/сокращения. В этом процессе повторяющийся набор действий скользит тонким актиновым филаментом по толстому миозиновому филаменту, создавая напряжение/укорочение мышечного волокна.

    Шаги в процессе происходят следующим образом:

    А.Сигнал от центральной нервной системы (потенциал действия) поступает к моторному нейрону, который он передает в направлении нервно-мышечного соединения (подробнее о нейротрансмиссионной части процесса см. ЗДЕСЬ)

    Рис. 2.115. 1. Активация мышечной клетки путем высвобождения кальция (шаг H) Википедия

    B. На конце аксона нервный сигнал стимулирует открытие кальциевых каналов на конце аксона, вызывая поступление кальция в окончание.

    C. Перемещение кальция в аксон нерва вызывает слияние ацетилхолина (нейротрансмиттера) в синаптических пузырьках с плазматической мембраной.Это приводит к выбросу ацетилхолина в синаптическую щель между аксоном и соседним волокном скелетной мышцы.

    Рис. 2.116. 2. Связывание кальция тропонином позволяет миозину получить доступ к участкам актина (I). Википедия

    D. Ацетилхолин диффундирует через синапс, а затем связывается с никотиновыми ацетилхолиновыми рецепторами нервно-мышечного синапса, активируя их.

    E. Активация рецептора стимулирует открытие ворот натриевых и калиевых каналов, позволяя натрию двигаться в клетку, а калию выходить.Полярность мембраны мышечной клетки (так называемая сарколемма — рис. 2.111) быстро меняется (так называемый потенциал замыкательной пластинки).

    Рис. 2.117-3. Расщепление АТФ миозином позволяет прикрепить актин (J) Википедия

    F. Изменение потенциала концевой пластинки приводит к открытию чувствительных к напряжению ионных каналов, специфичных для натрия или калия, только к Рис. 2.117-3. Расщепление АТФ миозином позволяет актиновое прикрепление (J) Wikipediaopen, создающее потенциал действия (изменение напряжения), который распространяется по клетке во всех направлениях.

    Гс. Распространяющийся потенциал действия деполяризует внутреннее мышечное волокно и открывает кальциевые каналы на саркоплазматическом ретикулуме (рис. 2.115).

    Н. Кальций, высвобождаемый из саркоплазматического ретикулума, связывается с тропонином на актиновых филаментах (рис. 2.115).

    I. Тропонин изменяет структуру тропомиозина, с которым он связан. Это заставляет тропомиозин слегка двигаться, открывая доступ к участкам связывания миозина на микрофиламентах (также называемых тонкими филаментами), которые он покрывал (рис. 2.116).

    J. Миозин (связанный с АТФ) расщепляет АТФ до АДФ и Pi, которые он удерживает в своей головной области, а затем прикрепляется к открытым участкам связывания на тонких нитях, вызывая высвобождение неорганического фосфата из миозина, за которым следует АДФ (рис. 2.117).

    Рис. 2.118. 4. Высвобождение Pi вызывает изгиб шарнира миозина. Тонкая нить вытянута влево (K). Википедия

    K. Высвобождение АДФ и Pi тесно связано с изгибом шарнира миозина, что приводит к тому, что называется рабочим ходом.Это заставляет тонкую нить двигаться относительно толстой нити миозина (рис. 2.118 и 2.119).

    Рис. 2.119 — 5. Высвобождение АДФ способствует дальнейшему изгибу шарнира и перемещению тонкой нити влево (К). Википедия

    L. Такое движение тонких нитей приводит к тому, что линии Z сближаются. Это приводит к укорочению саркомера в целом (рис. 2.122) и сужению полосы I и Н-зон (рис. 2.123). М. Если АТФ доступна, она связывается с миозином, позволяя ему отпустить актин (рис. 2.120 и 2.121). Если АТФ недоступен, мышца останется заблокированной в этом состоянии. Это причина трупного окоченения при смерти — сокращение мышц без расслабления

    .

    Рисунок 2.120. Когда АТФ присутствует, она связывается с миозином (М). Википедия

    Н. После того, как миозин связал АТФ, он гидролизует его, образуя АДФ и Pi, которые удерживаются головкой. Гидролиз АТФ возвращает шарнирную область в исходное состояние, разгибая ее. Это несогнутое состояние также называют взведенным положением.

    O. Если тропомиозин все еще обеспечивает доступ к сайтам связывания на актине, процесс повторяется до тех пор, пока доступна АТФ и остается достаточно высокая концентрация кальция, позволяющая ему связываться с тропонином.

    Рис. 2.121. Связывание АТФ способствует высвобождению миозина из участка актина (N) Википедия

    Расслабление мышечного напряжения происходит по мере того, как потенциал действия в мышечной клетке рассеивается. Это происходит потому, что происходят все следующие вещи: 1) прекращается нервный сигнал; 2) нейромедиатор расщепляется ферментом ацетилхолинэстеразой; и 3) концентрация кальция снижается, потому что он поглощается саркоплазматическим ретикулумом.

    Рисунок 2.122 – Анатомия саркомера Википедия

    Следует отметить, что саркоплазматический ретикулум всегда поглощает кальций. Только когда его кальциевые ворота открываются потенциалом действия, он не может снизить концентрацию кальция в клетке. По мере снижения потенциала действия кальциевые ворота закрываются, и саркоплазматический ретикулум «догоняет» его, и концентрация кальция в клетках падает. В этот момент тропонин высвобождает кальций, тропомиозин возвращается к покрытию участков связывания миозина с актином, миозин теряет связь с актином, и тонкие филаменты соскальзывают обратно в исходное положение относительно толстых миозиновых филаментов.

    Рисунок 2.123 – Модель мышечного сокращения со скользящими нитями Wikipedia

    Тропомиозин

    Рисунок 2.124 – Тропомиозин и тропонин в анатомии мышц Википедия

    Тропомиозины представляют собой белки, которые взаимодействуют с тонкими филаментами актина, помогая регулировать их роль в движении как в мышечных, так и в немышечных клетках (рис. 2.124). Тропомиозины взаимодействуют с образованием димеров с головы до пят и располагаются вдоль α-спиральной бороздки актинового филамента. Изоформы тропомиозина, находящиеся в мышечных клетках, контролируют взаимодействие между миозином и актиновой нитью внутри саркомера и помогают регулировать сокращение мышцы.В других клетках немышечные тропомиозины помогают регулировать функции цитоскелета.

    Взаимодействие тропомиозина с цитоскелетом значительно сложнее, чем в мышечных клетках. Мышечные клетки имеют пять изоформ тропомиозина, но в цитоскелете немышечных клеток насчитывается более 40 тропомиозинов.

    Тропонин

    Рисунок 2.125 – Тропониновый комплекс мышц. Синий = тропонин С, пурпурный = тропонин Т, зеленый = тропонин I

    Тропонины, участвующие в мышечном сокращении, на самом деле представляют собой комплекс трех белков, известных как тропонин I, тропонин С и тропонин Т (рис. 2.125). Они связываются друг с другом и с тропомиозином на актиновых филаментах, помогая регулировать процесс мышечного сокращения. Тропонин I предотвращает связывание головки миозина с актином и, таким образом, предотвращает самый важный этап сокращения.

    Тропонин С представляет собой единицу, которая связывается с ионами кальция. Тропонин Т отвечает за связывание всех трех белков с тропомиозином. Тропонины в кровотоке указывают на сердечные заболевания. Повышение тропонинов в крови происходит после инфаркта миокарда и может оставаться высоким до двух недель.

    Актинин

    Актинин представляет собой белок скелетных мышц, который прикрепляет филаменты актина к Z-линиям клеток скелетных мышц. В гладкомышечных клетках он также соединяет актин с плотными тельцами.

    Титин

    Титин (также известный как коннектин) представляет собой молекулярный эквивалент пружины, обеспечивающей эластичность поперечно-полосатых мышечных клеток. Это третий по распространенности белок в мышечных клетках. Белок огромен, с 244 свернутыми отдельными белковыми доменами, распределенными по 363 экзонам (самое большое известное число), с самым большим известным экзоном (длиной 17 106 пар оснований), и это самый большой известный белок (от 27 000 до 33 000 аминокислот, в зависимости от сплайсинга). ).

    Неструктурированные последовательности

    Свернутые белковые домены связаны друг с другом неструктурированными последовательностями. Неструктурированные области белка допускают разворачивание при растяжении и повторную укладку при расслаблении. Титин соединяет линии M и Z в саркомере (рис. 2.123). Напряжение, создаваемое тайтином, ограничивает диапазон движения саркомера, вызывая так называемую пассивную жесткость.

    Скелетные и сердечные мышцы имеют небольшие вариации аминокислотной последовательности в их титиновых белках, и это, по-видимому, связано с различиями в механических характеристиках каждой мышцы.

    Резервное питание для мышечной энергии

    Миоглобин был описан как молекулярное тесто для кислорода. Мышечные клетки лучше справляются с АТФ. Это важно для животных, но не для растений, потому что потребность растений в энергии отличается от потребности животных. Растениям не нужно так быстро получать доступ к источникам энергии, как животным, и им не нужно поддерживать постоянную внутреннюю температуру. Растения не могут ни убегать от хищников, ни преследовать добычу. Эти потребности животных гораздо более насущны и требуют, чтобы запасы энергии были доступны по требованию.Мышцы, конечно, обеспечивают движение животных, а энергия, необходимая для сокращения мышц, — это АТФ. Чтобы запасы энергии были легко доступны, в мышцах помимо АТФ есть креатинфосфат для энергии и гликоген для быстрого высвобождения глюкозы для производства большего количества энергии. Синтез креатинфосфата является ярким примером влияния концентрации на синтез высокоэнергетических молекул. Например, креатинфосфат имеет энергию гидролиза -43,1 кДж/моль, тогда как АТФ имеет энергию гидролиза -30.5 кДж/моль. Однако креатинфосфат образуется из креатина и АТФ в реакции, показанной на рис. 2.126. Как это возможно?

    Рисунок 2.126 – Фосфорилирование креатина (фосфокреатин) – создание креатинфосфатной батареи Изображение Aleia Kim

    ∆G°’ этой реакции составляет +12,6 кДж/моль, что отражает энергию, указанную выше. В покоящейся мышечной клетке АТФ в изобилии, а АДФ низкий, что снижает реакцию, создавая креатинфосфат. Когда начинается мышечное сокращение, уровень АТФ падает, а уровень АДФ повышается.Вышеупомянутая реакция затем обращается вспять и немедленно переходит к синтезу АТФ. Таким образом, креатинфосфат действует как батарея, накапливая энергию, когда уровень АТФ высокий, и почти мгновенно высвобождая ее для создания АТФ, когда его уровень падает.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.