Il colpo di forza dell’actomiosina è legato a tre eventi che portano al rilascio dei prodotti dell’idrolisi dell’ATP (fosfato inorganico e ADP): il legame della testa della miosina all’actina, i cambiamenti strutturali nella testa che causano una forte interazione dell’actomiosina e l’oscillazione della leva. Lo studio della generazione di forza enzimatica legata all’idrolisi dell’ATP è difficile da eseguire perché una generazione di forza efficiente richiede che la scarica di potenza avvenga mentre la miosina è legata all’actina. E questo processo può iniziare solo quando la miosina è in uno stato di bassa affinità con l’actina, quindi è abbastanza raro osservare questo evento.

La miosina ha tre parti diverse, un dominio motore, la leva e la regione della coda. Il dominio motore è quello che fa oscillare la leva durante la corsa di potenza dell’actomiosina, ha tre parti principali: la tasca nucleotidica, la regione di legame all’actina e la regione del relè. Tre loop: P-loop, Switch 1 e Switch 2 sono attaccati alla tasca nucleotidica e sono rivolti verso la regione di legame con l’actina e la regione del relè. Le interazioni deboli con l’actina iniziano nella parte inferiore della regione di legame all’actina, poi quando la fessura si chiude, la parte superiore della regione di legame all’actina si ripiega sull’actina e produce interazioni di legame più forti. La regione del relè interpreta la conformazione della regione legante l’actina ora ripiegata e fa oscillare la leva dalla posizione “su” innescata verso il basso, la distanza percorsa dalla leva determina la dimensione del colpo di potenza.

La cinetica blocca la “futile” oscillazione della leva in uno stato di distacco dell’actina che porta a un ciclo di spreco di ATP. L’ATP si lega rapidamente alla miosina in seguito a un rapido equilibrio conformazionale tra gli stati down-lever e up-lever (noto anche come passo di recupero); questo è seguito dall’idrolisi dell’ATP. L’ATP può essere idrolisi solo dalla miosina nello stato up-lever. Quando la miosina si lega all’ADP e al P, le interazioni sono più deboli e il rilascio del P riduce la stabilità dei complessi ed è limitante in assenza di actina; questo è in contraddizione con il passo limitante precedentemente pensato: il rilascio del fosfato inorganico. Il rilascio del fosfato inorganico è possibile solo durante lo stato di down-lever. In assenza di actina, la miosina è per lo più nello stato di ADP e Pi legato verso l’alto.

Negli ultimi due decenni, molte conformazioni della miosina sono state identificate attraverso il processo di cristallizzazione che ci insegna le vie di comunicazione allosteriche tra la regione che lega l’actina e la regione della leva durante la corsa di potenza. Gli esperimenti hanno rivelato che le barriere energetiche nelle fasi enzimatiche della miosina, il legame del nucleotide, il rilascio dell’ADP e i cambiamenti conformazionali dipendono direttamente dalle azioni della leva, il che significa che la leva controlla l’energia nel complesso della miosina durante la corsa di potenza.

L’affinità dell’actina è determinata dal contenuto nucleotidico del sito attivo allostericamente. Le forme di miosina prive di nucleotidi e legate all’ADP sono state trovate per legare fortemente l’actina, ma nei complessi in cui i siti gamma-fosfato sono occupati con ATP o ADP-Pi, si trova una debole affinità con l’actina. Ciò è dovuto all’accoppiamento allosterico tra la regione che lega l’actina e la tasca nucleotidica che si trova nelle regioni più distanti del dominio motore. L’affinità con l’actina è determinata dalla conformazione della regione legante l’actina. L’affinità dipende principalmente dall’equilibrio dell’anello switch 1 della tasca nucleotidica, che può avere una conformazione aperta o chiusa. La corsa di potenza dell’actomiosina è iniziata dalla miosina a bassa affinità con l’actina.

Un’efficace corsa di potenza deriva dalla via dell’accelerazione indotta dall’actina dell’oscillazione della leva. L’oscillazione della leva della miosina legata all’ADP-Pi è accelerata dall’actina di oltre due ordini di grandezza. Perciò l’attivazione dell’actina è una parte cruciale in un efficace movimento di potenza, nonostante il fatto che inizi in uno stato di debolezza dell’actina, o ADP-Pi. Il flusso di reazione viene portato nella via cinetica che coinvolge l’oscillazione della leva causata dalla scarica. Il flusso di reazione viene poi portato verso l’attacco dell’actina dopo che la futile oscillazione della leva è cineticamente bloccata. Questo però non è termodinamicamente favorevole, ma questa situazione di non-equilibrio è necessaria perché questo percorso ha una maggiore energia libera. Questo è noto come selezione cinetica del percorso ed è usato per forzare una reazione attraverso un percorso più efficiente piuttosto che uno futile che sarebbe termodinamicamente stabile.

Un altro efficace percorso di potenza inizia anche con un debole attacco di actina a un complesso di actomiosina. Ma un’apertura e una chiusura della regione di legame dell’actina, invece che solo, è ciò che causa l’oscillazione della leva. In un altro metodo, il colpo di potenza potrebbe iniziare subito dopo il debole legame della regione inferiore dell’actina sulla miosina. Entrambi questi percorsi di reazione alternativi produrranno un flusso di reazione molto simile a quello originale descritto sopra. Questo dimostra che il flusso di reazione subirà anche una selezione cinetica del percorso, qualcosa che gli scienziati hanno iniziato a studiare recentemente in dettaglio per determinare quanto sia importante nella funzione fisiologica.