Skok siłowy aktomiozyny jest powiązany z trzema zdarzeniami, które prowadzą do uwolnienia produktów hydrolizy ATP (fosforanu nieorganicznego i ADP): związaniem główki miozyny z aktyną, zmianami strukturalnymi w główce powodującymi silne oddziaływanie aktomiozyny oraz wychyleniem dźwigni. Badanie enzymatycznego wytwarzania siły związanego z hydrolizą ATP jest trudne do przeprowadzenia, ponieważ efektywne wytwarzanie siły wymaga, aby skok siły nastąpił w czasie, gdy miozyna jest związana z aktyną. A ten proces może się rozpocząć tylko wtedy, gdy miozyna jest w stanie niskiego powinowactwa do aktyny, więc dość rzadko obserwuje się to zjawisko.

Miozyna ma trzy różne części, domenę motoryczną, dźwignię i region ogona. Domena motoryczna jest tym, co wychyla dźwignię podczas powerstroke aktomiozyny, ma trzy główne części: kieszeń nukleotydową, region wiążący aktynę i region przekaźnikowy. Trzy pętle: P-pętla, Switch 1 i Switch 2 są przyłączone do kieszeni nukleotydowej i skierowane w stronę regionu wiążącego aktynę i regionu przekaźnikowego. Słabe oddziaływania z aktyną rozpoczynają się w dolnej części regionu wiążącego aktyny, a następnie, gdy szczelina zamyka się, górna część regionu wiążącego aktyny zagina się nad aktyną i wytwarza silniejsze oddziaływania wiążące. Region przekaźnika interpretuje konformację teraz złożonego regionu wiążącego aktynę i wychyla dźwignię ze sprymitywizowanej pozycji „w górę” w dół, odległość przebyta przez dźwignię określa wielkość skoku mocy.

Kinetyka blokuje „daremne” wychylenie dźwigni w stanie odłączonym od aktyny, co prowadzi do cyklu tracenia ATP. ATP wiąże się z miozyną gwałtownie po szybkiej równowadze konformacyjnej między stanami dźwigni w dół i dźwigni w górę (znanej również jako etap odzyskiwania); po tym następuje hydroliza ATP. ATP może być hyrdolizowany przez miozynę tylko w stanie up-lever. Kiedy miozyna łączy się z ADP i P, powoduje to osłabienie oddziaływań, a uwolnienie P zmniejsza stabilność kompleksów i jest etapem limitującym tempo w nieobecności aktyny; jest to sprzeczne z wcześniej sądzonym etapem limitującym tempo: uwolnieniem fosforanu nieorganicznego. Uwolnienie fosforanu nieorganicznego jest możliwe tylko podczas stanu down-lever. W nieobecności aktyny, miozyna jest głównie w ADP i Pi związane up-state.

W ciągu ostatnich kilku dekad; wiele konformacji miozyny zostały zidentyfikowane poprzez proces krystalizacji, który uczy nas o allosterycznych ścieżek komunikacji między regionem wiążącym aktyny i regionu dźwigni podczas powerstroke. Eksperymenty ujawniły, że bariery energetyczne w enzymatycznych krokach miozyny, wiązaniu nukleotydów, uwalnianiu ADP i zmianach konformacyjnych bezpośrednio zależą od działań dźwigni, co oznacza, że dźwignia kontroluje energię w kompleksie miozyny podczas powerstroke.

Przynależność do aktyny jest określana przez zawartość nukleotydów w miejscu aktywnym allosterycznie. Stwierdzono, że formy miozyny pozbawione nukleotydów i związane z ADP silnie wiążą aktynę, ale w kompleksach, w których miejsca gamma-fosforanowe są zajęte przez ATP lub ADP-Pi, stwierdza się słabe powinowactwo do aktynu. Wynika to z allosterycznego sprzężenia pomiędzy regionem wiążącym aktynę a kieszenią nukleotydową, która znajduje się w bardziej odległych regionach domeny motorycznej. Powinowactwo do aktyny jest determinowane przez konformację regionu wiążącego aktynę. Powinowactwo zależy przede wszystkim od równowagi pętli przełącznika 1 kieszeni nukleotydowej, która może mieć konformację otwartą lub zamkniętą. Skok mocy aktomiozyny jest inicjowany przez miozynę przy niskim powinowactwie do aktyny.

Efektywny skok mocy wynika ze ścieżki indukowanego przez aktynę przyspieszenia wychylenia dźwigni. Wychylenie dźwigni miozyny związanej z ADP-Pi- jest przyspieszane przez aktyny o ponad dwa rzędy wielkości. Dlatego aktywacja aktyny jest kluczowym elementem efektywnego pchnięcia dźwigni, mimo że rozpoczyna się ono w stanie słabego powinowactwa do aktyny, czyli ADP-Pi. Strumień reakcji jest doprowadzany do ścieżki kinetycznej obejmującej wychylenie dźwigni wywołane przez pchnięcie. Strumień reakcji jest następnie doprowadzany w kierunku przyłączenia aktyny po tym, jak daremne wychylenie dźwigni zostaje kinetycznie zablokowane. Nie jest to jednak termodynamicznie korzystne, ale ta nierównowagodna sytuacja jest konieczna, ponieważ ścieżka ta ma wyższą energię swobodną. To jest znany kinetyczny wybór ścieżki i jest używany, aby zmusić reakcję przez bardziej wydajną ścieżkę, a nie daremny jeden, który byłby termodynamicznie stable.

Inny skuteczny powerstroke ścieżka również zaczyna się od słabego aktyny załącznik do kompleksu aktomiozyny. Ale otwarcie i zamknięcie regionu wiążącego aktynę, w przeciwieństwie do po prostu, jest tym, co powoduje wychylenie dźwigni. W innej metodzie, uderzenie dźwigni może rozpocząć się zaraz po słabym związaniu dolnego regionu aktyny z miozyną. Obie te alternatywne ścieżki reakcji dadzą w efekcie strumień reakcji bardzo podobny do pierwotnego, opisanego powyżej. To pokazuje, że strumień reakcji będzie również podlegał kinetycznej selekcji ścieżek, coś, co naukowcy zaczęli ostatnio szczegółowo badać, aby określić, jak ważne jest to w funkcji fizjologicznej.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.