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 myozinových
hlav, již konce jsou vzájemně propleteny.

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

Na začátku máme myosin
navázaný k aktinu.

Pak se na myosin
naváže molekula ATP.

To způsobí oddělení
myosinu a aktinu.

ATP se poté hydrolyzuje
na ADP a fosfát.

Když se to stane,
uvolní se energie.

Molekula se dostane do
vyššího energetického stavu.

Vypadá to jako by
se protein odpružil,

a pak se připojil k dalšímu záhybu
na tomto aktinovém vlákně.

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.

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

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 se
toto 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?

Zvláště když existuje
napětí působící v tomto směru.

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, musíme 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.

Asi nějak takto,
plus minus.

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 ještě 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.

Toto je troponin a
tohle je tropomyosin.

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

Tyto procesy nejsou
ještě úplně 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.

Posouvání myosinu
po aktinu je zastaveno.

Podstatné tedy je, že tropomyosin
blokuje myozinovou hlavičku.

Toto je ona, myozinová
hlavička, o které mluvím.

A zabraňuje jí posouvat se po aktinu.

Buď fyzicky blokuje vlastní
vazebné místo,

nebo zabraňuje 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.

Nějaké vápenaté ionty
musí být 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.