שְׁרִירָן

שְׁרִירָן שייך לחלבונים המוטוריים ואחראי, בין היתר, לתהליכים הכרוכים בהתכווצות השרירים. ישנם סוגים שונים של מיוזינים, אשר כולם משתתפים בתהליכי הובלה של אברוני תאים או בתזוזות בתוך הציטוס שלד. סטיות מבניות במבנה המולקולרי של המיוזין יכולות בנסיבות מסוימות להיות הגורם למחלות שרירים.

מהו מיוזין?

יחד עם דינין וקינזין, מיוזין הוא אחד החלבונים המוטוריים האחראים לתהליכי תנועת התאים ותהליכי הובלה בתוך התא. בניגוד לשני החלבונים המוטוריים האחרים, מיוזין עובד רק עם אקטין. אקטין, בתורו, הוא חלק מהשלד הציטוס של התא האוקריוטי. לכן היא אחראית על מבנה התא ויציבותו.

יתר על כן, אקטין עם מיוזין ושני חלבונים מבניים אחרים מהווים את היחידה המבנית המתכווצת של השריר. שני שליש מהחלבונים התכווצים בשרירים הם מיוזינים ושליש הם אקטין. עם זאת, מיוזינים אינם קיימים רק בתאי שריר, אלא גם בכל שאר התאים האוקריוטים. זה חל על אוקריוטים חד-תאיים כמו גם על תאים צמחיים ובעלי חיים. החיידקים המיקרופיליים (חוטי אקטין) מעורבים במבנה של שלד הציטוס בכל התאים ויחד עם מיוזין שולטים בזרמים הפרוטופלסמיים.

אנטומיה ומבנה

ניתן לחלק את המיוזינים לשיעורים ותת-סוגים שונים. ישנם כיום מעל 18 כיתות שונות הידועות, כאשר השיעורים I, II ו- V הם החשובים ביותר. המיוזין שנמצא בסיבי השריר נקרא מיוזין קונבנציונאלי ושייך לשיעור II. המבנה של כל המיוזינים דומה. כולם מורכבים מחלק ראש (ראש מיוזין), חלק צוואר וחלק זנב.

חוטי המיוזין של שריר השלד מורכבים מכ- 200 מולקולות מיוזין II, לכל אחת משקל מולקולרי של 500 kDa. ראש המיטה שמרני מאוד מבחינה גנטית. החלוקה למעמדות מבניים נקבעת בעיקר על ידי השונות הגנטית של חלק הזנב. חלק הראש נקשר למולקולת האקטין ואילו חלק הצוואר פועל כציר. חלקי הזנב של מספר מולקולות מיוזין מצטברים ויוצרים חוטים (צרורות). מולקולת מיוזין II מורכבת משתי שרשראות כבדות וארבע קלות.

שתי השרשראות הכבדות יוצרות דימר כביכול. הארוך מבין שתי השרשראות בעל מבנה אלפא-סליל והוא מורכב מ- 1300 חומצות אמינו. השרשרת הקצרה מורכבת מ- 800 חומצות אמיניות ומייצגת את מה שמכונה התחום המוטורי, והיא מהווה את החלק הראשי של המולקולה, האחראית על התנועות ותהליכי ההובלה. ארבע השרשראות הקלות מחוברות לראש וצוואר השרשראות הכבדות. השרשראות הקלות המרוחקות מהראש מכונות רגולטוריות ושרשראות הקלות הסמוכות לראש כשרשראות חיוניות. הם קשורים מאוד לסידן ובכך יכולים לשלוט על הניידות של חלק הצוואר.

פונקציה ומשימות

התפקיד החשוב ביותר של כל המיוזינים הוא הובלת אברוני תאים בתאים אוקריוטיים וביצוע משמרות בתוך הציטוס שלד. מולקולות המיוזין II המקובלות, יחד עם אקטין והחלבונים טרופומיוזין וטרופונין, אחראים להתכווצות השרירים. לשם כך, מיוזין משולב תחילה בדיסקי ה- Z של הסקומר באמצעות טיטין החלבוני. שישה חוטי טיטין מקבעים חוט מיוזין.

בסקומר נוצר נימה מיוזין כ 100 חיבורי צולב לצדדים. בהתאם למבנה מולקולות המיוזין ותוכן המוגלובין, ניתן להבחין במספר צורות של סיבי שריר. התכווצות שרירים מתרחשת בתוך הסקומר עקב תנועת המיוזין במחזור הגשר. ראשית, ראש המיוזין מחובר היטב למולקולת האקטין. ואז מפוצל ATP ל- ADP, לפיו האנרגיה המשתחררת מובילה למתח של ראש המיוזין. במקביל, השרשראות הקלות מבטיחות עלייה ביוני הסידן. זה גורם לראש מיוזין להתחבר למולקולת אקטין שכנה כתוצאה משינוי קונפורמטיבי.

על ידי שחרור החיבור הישן, המתח הופך כעת לאנרגיה מכנית על ידי פגיעה בכוח. התנועה דומה למכת המשוט. ראש המיוזין נוטה מ- 90 מעלות לטווח של 40-50 מעלות. התוצאה היא תנועת שרירים. במהלך התכווצות שרירים, רק אורך הסקומר מתקצר, ואילו אורכי חוטי האקטין והמיוזין נותרים זהים. אספקת ה- ATP בשריר מספיקה רק למשך כשלוש שניות. על ידי פירוק גלוקוז ושומן, ADP מומר בחזרה ל- ATP כך שעדיין ניתן להמיר אנרגיה כימית לאנרגיה מכנית.

מחלות

שינויים מבניים במיוזין הנגרמים על ידי מוטציות עלולים להוביל למחלות שרירים. דוגמה למחלה כזו היא קרדיומיופתיה היפרטרופית משפחתית. קרדיומיופתיה היפרטרופית משפחתית היא מחלה תורשתית שעוברת בירושה כתכונה דומיננטית אוטוזומלית. המחלה מאופיינת בעיבוי החדר השמאלי ללא הרחבה.

עם שכיחות של 0.2 אחוז באוכלוסייה הכללית מדובר במחלת לב שכיחה יחסית. מחלה זו נגרמת על ידי מוטציות המובילות לשינויים מבניים בבטאמיוזין ובאלפטרופומיוזין. זו אינה מוטציה נקודה אחת אלא של כמה חלבונים המעורבים במבנה הסקומר. מרבית המוטציות ממוקמות על כרומוזום 14. פתולוגית, המחלה מתבטאת כעיבוי השרירים באזור החדר השמאלי.

א-סימטריה זו בעובי שריר הלב יכולה להוביל לתלונות לב וכלי דם עם הפרעות בקצב הלב, קוצר נשימה, סחרחורת, אובדן הכרה ונגינה פקטוריס. למרות שלמטופלים רבים אין פגיעה במעט בתפקוד הלב שלהם, אך אי ספיקת לב מתקדמת עשויה להתפתח.