ТЕМПЕРАТУРА И МЫШЕЧНОЕ СОКРАЩЕНИЕ

Бершицкий С. Ю., Цатурян А. К.
Институт физиологии Уральского Отделения РАН, Екатеринбург; *Институт механики МГУ, Москва
Температурная зависимость активного напряжения в одиночных демембранизированных мышечных волокнах лягушки и кролика была получена с помощью джоулева скачка температуры (Т-скачок) в широком диапазоне температур. В волокнах лягушки напряжение росло со 150кН/м2 при 5°C до 250 кН/м2 при 30°C без видимых изменений жесткости. В волокнах кролика напряжение возрастало более, чем в 5 раз с 50 кН/м2 при 5°C до 270 кН/м2 при 33°C при менее, чем 20% росте жесткости. Попытки описать кинетику переходных процессов в ответ на Т-скачок суммой экспоненциальных слагаемых показали, что число слагаемых меняется с амплитудой прироста температуры. При нормализации напряжения и времени на амплитуду и полувремя роста напряжения, переходные процессы оказались геометрически подобными и отличались только в поздних медленных фазах. Этот факт показывает, что температура ускоряет все процессы, вовлеченные в температурные ответы напряжения примерно в равной степени и, следовательно, не помогает выявлять различия между разными кинетическими схемами цикла миозиновых мостиков. Переходные процессы напряжения в ответ на Т-скачки сравнивали с реакциями на быстрые ступенчатые изменения длины волокон. В одной из серий экспериментов ступенчатые укорочения постоянной величины длительностью 0,12 мс были генерированы за 5 - 30 мс перед Т-скачками с 5 до 25°C. После вычитания эффектов механического переходного процесса записи напряжения были неразличимы. В другой серии ступенчатые укорочения были генерированы после Т-скачков во время роста напряжения. И в этом случае не было найдено видимой разницы после того, как следствия механических переходных процессов были вычтены из комплексного ответа. Если предположить, что переходные реакции в ответ на Т-скачок вызваны теми же процессами в миозиновых мостиках, которые участвуют в ответах на изменения длины, то мостики, вовлеченные в температурный переходный процесс, должны быть подвержены возмущениям за счет изменения длины и наоборот. Структурные изменения, лежащие в основе переходных реакций напряжения, вызванных двумя типами возмущений, исследовали с помощью синхротронного рентгеновского излучения в Daresbury, UK. Было найдено, что переходные процессы напряжения на Т-скачки с 5 до 30°C, сопровождаются существенным (на 26%) падением интенсивности экваториального рефлекса (1,0) и увеличением (на 41%) интенсивности миозинового рефлекса М3. Интенсивность 1-ой слоевой линии актина возрастала с 12% (от ригорной величины) при 5°C до 36% при 30°C так, что доля мостиков, метящих спираль актина, оцененная из этой интенсивности, возрастала пропорционально напряжению с ~35% при 5°C до 60% при 30°C. Это позволяет предполагать, что сила в мышце генерируется при переходе нестереоспецифически присоединенных мостиков в стереоспецифически связанное состояние. В механических переходных процессах было найдено только обратимое снижение интенсивности меридионального рефлекса М3. Данные означают, что два типа переходных процессов имеют различную природу. Работа была поддержана грантами Wellcome Trust, РФФИ, INTAS и HHMI.