ВЛИЯНИЕ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ НА СТРУКТУРУ СИНТЕТИЧЕСКИХ НИТЕЙ МИОЗИНА ПОПЕРЕЧНО-ПОЛОСАТЫХ И ГЛАДКИХ МЫШЦ ПОЗВОНОЧНЫХ
Подлубная З. А., Конколова И., Домбровска Р., Степковский Д., Удальцов С. Н., Малышев С. Л., Можарска А., Куликова Н., Вишневская З. И.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино; *Институт экспериментальной биологии им. М. Ненцкого ПАН, Варшава, Польша; **Институт биофизики клетки РАН, 142292 Пущино
Сокращение поперечно-полосатых
и гладких мышц инициируется увеличением концентрации внутриклеточного
кальция. Однако молекулярные механизмы регуляции сокращения этих
мышц различны (Squire, 1981). Роль прямого связывания Са2+
с регуляторными легкими цепями в регуляции сокращения гладких
мышц до сих пор является предметом дискуссий. Мы обнаружили Са2+-чувствительность
актин-активируемой АТФазной активности нефосфорилированного миозина
поперечно-полосатых и гладких мышц. Увеличение активности в присутствии
Са2+ (рСа 4.6) достигает 300%. Были обнаружены также
Са2+-индуцируемые изменения в структуре синтетических
нитей миозина скелетных и сердечной мышц кролика и суслика, а
также гладкой мышцы желудка цыпленка. Нити были сформированы в
растворах, содержащих 0.1М KCl, 1мM MgCl2, 10мM imidazole-HCl,
pH 7.0, и либо 1мM EGTA, либо 0.1mM CaCl2 (Podlubnaya
et al., 1994). В отсутствие Ca2+ (рСа 7.5) синтетические
нити миозина имеют компактную структуру с упорядоченным расположением
миозиновых головок и субфрагментов-2 (С2) на поверхности нити.
Такие нити имеют четкую поперечную исчерченность, обусловленную
ярусами мостиков, расположенными с периодом 14.5нм. Напротив,
в присутствии Ca2+ миозиновые головки, как правило,
теряют упорядоченное расположение вследствие движения С2 и головок
от ствола нити на расстояние вплоть до 50 нм. Такой "беспорядок"
является результатом прямого связывания Ca2+ с миозином,
поскольку промывка упорядоченных миозиновых нитей на EM-сетке
растворами, содержащими кальций, сдвигает их структурное состояние,
приводя к "беспорядку". Следует отметить, что структурные
переходы "порядок-беспорядок" мы наблюдали также в условиях,
используемых Frado и Craig (1989) для демонстрации Са2+-зависимых
изменений в структуре синтетических нитей миозина из поперечно-полосатых
мышц моллюсков, сокращение которых регулируется прямым связыванием
Са2+ с миозином. Вероятно, Са2+-индуцируемые
обратимые структурные переходы, наблюдаемые нами в синтетических
нитях, являются общим свойством исследованных нами миозинов и
могут иметь определенное значение для регуляции сократительного
цикла и в мышцах позвоночных. In vivo такое поведение С2
в толстых нитях могло бы приводить к облегчению взаимодействия
головок с актином благодаря увеличению свободы их движения и доступности
для актина. Работа поддержана грантом РФФИ № 97-04-48346 и грантом
Польского Государственного Комитета по научным исследованиям №
6 PO4A 056 09.