Tropomyosin and troponin and their role in regulating muscle contraction

Minule jsme se seznámili s myosinem.

A to zejména s myosinem II.

(myosin II se skládá ze dvou myosinových hlav, jejichž konce jsou vzájemně propleteny)

Minule jsme se naučili,jak může myosin II využít
ATP k posouvání po aktinovém vlákně.

Minule jsme se naučili,jak může myosin II využít
ATP k posouvání po aktinovém vlákně.

Minule jsme se naučili,jak může myosin II využít
ATP k posouvání po aktinovém vlákně.

Na začátku máme myosin navázáný k aktinu.

Pak se na myosin naváže molekula ATP.

To způsobí oddělení myosinu a aktinu.

ATP poté hydrolyzuje na ADP a fosfát.

Když se to stane, uvolní se energie.

Molekula se dostane do vyššího energetického stavu.

Vypadá to jakoby se protein odpružil,
a pak se připojil...

k dalšímu záhybu na tomto aktinovém vlákně.

Poté se fosfát odpojí a to způsobí
dostatečnou změnu konformace.

Poté se fosfát odpojí a to způsobí
dostatečnou změnu konformace.

Vyvinutá energie přitlačí na aktinové vlákno.

Tím se vše, co je připojeno na myosinu posune doleva...

a vše, co je připojeno na aktinu doprava.

a vše, co je připojeno na aktinu doprava.

V příštích videích se podrobněji podíváme,
co je na aktinu a myosinu připojeno

V příštích videích se podrobněji podíváme,
co je na aktinu a myosinu připojeno

Možná se teď ve vašich hlavách vynořilo pár otázek.

Možná se teď ve vašich hlavách vynořilo pár otázek.

Tento chlapík vynakládá tolik úsilí, aby zatlačil na tady tu věc?

Existuje napětí působící v opačném směru?

Řekl jsem, že toto se děje ve svalech, takže tam také
musí být nějaká protiváha nebo nějaký jiný druh odporu.

Řekl jsem, že toto se děje ve svalech, takže tam také
musí být nějaká protiváha nebo nějaký jiný druh odporu.

Takže co se děje, když se od sebe myosin a aktin odpojí?

Nevrátí se aktinové vlákno zpět na své místo po připojení ATP a rozpojení aktinu a myosinu?

Nevrátí se aktinové vlákno zpět na své místo po připojení ATP a rozpojení aktinu a myosinu?

Nevrátí se aktinové vlákno zpět na své místo po připojení ATP a rozpojení aktinu a myosinu?

Zvláště když existuje napětí působící v tomto směru.

Zvláště když existuje napětí působící v tomto směru.

Nejjednodušším vysvětlením je, že myosin
není jediný protein působící na aktin.

Nejjednodušším vysvětlením je, že myosin
není jediný protein působící na aktin.

V okolí řetězce jsou rozmístěny ještě další proteiny.

Jeden je možná tady.

Nebo tady.

Každý pracuje svou vlastní rychlostí.

Je jich tolik, že pokud jeden z nich není připojen,

jiný může pracovat ve stejném okamžiku

nebo se do procesu zapojí další.

Takže se nestane,

že pokud se jeden z nich odpojí,

aktinové vlákno se vrátí do své původní polohy.

Další věc, nad kterou možná přemýšlíte,

je jakým způsobem je tento proces zapínán a vypínán.

Organismus činnost svých svalů kontroluje.

Co tedy může zapnout a vypnout tento proces,

ve kterém se myosin pohybuje po aktinovém vláknu?

Abychom to pochopili, je potřeba se seznámit s dvěma dalšími proteiny,

které se účastní tohoto procesu.

Těmi jsou tropomyosin a troponin.

Trochu překreslím aktin. Nakreslím,

jak zhruba vypadá aktinové vlákno.

Řekněme, že toto je aktinové vlákno,

které obsahuje malé žlábky.

Je to vlastně helikální struktura.

A tyto žlábky jsou také částečně helikální,

tím se ale teď nemusíme zabývat.

V minulém videu jsme nakreslili,

takovéto malé molekuly myosinu.

Můžete si je představit třeba jako nožičky nebo hlavičky,

které se neustále připojují k aktinu a v závislosti, ve které části cyklu ATP se nacházejí,

se mohou vrátit do své původní polohy

nebo se připojit v jiném místě a posunout se.

Nyní se podíváme na povrch aktinového vlákna.

Zde se nachází protein tropomyosin,

který se ovíjí okolo aktinu.

Takže toto je náš aktin.

A tady je jedna ze dvou hlaviček myosinu II.

A tady máme tropomyosin.

Tropomyosin je obtočen okolo aktinu.

Jedná se jen o hrubý náčrt,

ale představte si, že se ovíjí okolo aktinu,

jde takto dozadu za aktinové vlákno, pak dopředu, a tak dále.

Takže je obtočen okolo aktinu a důležitá věc je, že...

...pojďme se o krok vrátit.

Je obtočen kolem aktinu a připojen k němu

skrze jiný protein, který se nazývá troponin.

Řekněme, že tropomyosin je připojen zhruba v tomto místě,

není to úplně přesné, a také v mnoha dalších místech,

třeba tady, tady a tady. Je připojen pomocí troponinu.

Takže si to napíšeme.

Můžete si třeba představit,

že troponin funguje jako takový hřebík.

Určuje, ve kterém místě je tropomyosin.

Takže když se sval nestahuje,

tropomyosin blokuje schopnost
myosinu...

Četl jsem velké množství studií

a domnívám se, že výzkum v této oblasti stále probíhá.

Tyto procesy nejsou na 100 % objasněny.

Tropomyosin, nebo možná i troponin, blokují myosin

a zabraňují mu tak přichytit se k aktinu.

Myosin se tedy nemůže pohybovat po aktinu.

Někdy je myozin napojen na aktin,

ale tropomyosin mu zabraňuje posun a odpojení od aktinu.

Takže posouvání myosinu po aktinu je zastaveno.

Podstatné tedy je, že tropomyosin blokuje myosinovou hlavičku,

toto je ona,

a zabraňuje jí posouvat se po aktinu.

Buď fyzicky blokuje vlastní vazebné místo nebo

zabraňue posouvání myosinu, pokud je již k aktinu připojen.

Každopádně tedy blokuje myosin.

Jediný způsob, jak blokování zabránit,

je změnit konformaci troponinu, změnit jejich tvar.

A jediná cesta, jak můžeme změnit tvar troponinu,

vede skrze zvýšení koncentrace vápenatých iontů.

V těle máme vápenaté ionty.

Pokud je jejich koncentrace vysoká,

budou se vázat k troponinu,

což způsobí změnu konformace troponinu.

Tím se také změní tvar tropomyosinu.

Teď to zkusím sepsat.

Normálně tedy topomyosin blokuje vazebná místa na aktinu,

ale pokud je koncentrace vápenatých iontů vysoká, tak se tyto ionty váží na troponin.

Vazba způsobí změnu konformace troponinu

a tropomyosin je odsunut z vazebného místa.

Pokud tedy máme vysokou koncentraci iontů,

váží se na troponin, posouvají tropomyosin

a začne se dít to, o čem jsme mluvili v předešlém videu.

Myosinové hlavičky se mohou pohybovat po aktinu

nebo jej posouvat doprava,

záleží, jak se na to díváme.

Pokud ale dojde ke snížení koncentrace vápenatých iontů,

vápník je uvolněn z troponinu.

Vždy je potřeba mít dostatek vápenatých iontů, aby některé z nich byly stále připojeny.

Pokud se koncentrace výrazně sníží,

ionty se odpojí.

Troponin se pak vrátí, předpokládám, do své standartní konformace.

Tropomyosin tak opět zablokuje myosinové hlavičky.

Takže vlastně...

No, nemohu říci, že jde o jednoduchý proces.

Toto bylo objeveno teprve před
50 nebo 60 lety,

můžete si představit pozorování
těchto věcí nebo vytváření

experimentů, aby byl tento proces objasněn.

Nic není jednoduché, ale
myšlenka je jednoduchá.

Bez vápníku blokuje
tropomyosin

schopnost myosionu připojit se do místa, kde je třeba se připojit

nebo zabraňuje posunutí po aktinu.

Ale pokud je koncentrace
vápníku dostatečně vysoká,

naváží se vápenaté ionty na troponin,

který připojuje tropomyosin k aktinu.

Když dojde ke změně konformace pomocí vápenatých iontů,

tropomyosin je odstraněn z cesty,

takže myosin může pokračovat ve své obvyklé činnosti.

Takže si můžete představit,

že toto je cesta, jak se svaly stahují

a jak je jejich kontrakce kontrolována.

Takže když máme uvnitř buňky
vysokou koncentraci vápníku,

dojde ke svalové kontrakci.

Když máme opět
nízkou koncentraci vápníku,

dojde k jeho náhlému uvolnění.

Myosin bude zablokován a sval bude opět relaxovat.