WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

3. Твитчин-актиновые связи выполняют как силовую, так и регуляторную роль В этом случае твитчин-актиновые связи могут быть слабыми или сильными. Слабые связи не мешают мышце сокращаться, но по мере их накопления меняют структурное состояние тонких нитей и, соответственно, их взаимодействие с миозином, координируя, таким образом, поведение твитчиновых и миозиновых мостиков. При накоплении достаточного количества слабых связей они могут кооперативным образом переходить в сильные связи. Мы полагаем, что основой координационных и кооперативных процессов являются регулируемые тонкие нити, состояние которых может зависеть как от концентрации Са2+, так и от взаимодействия тонких нитей с твитчином и миозином.

Предполагаемый молекулярный механизм запирательного сокращения Мы считаем, что твитчин-актиновые связи выполняют как силовую, так и регуляторную роль. Основанием для этого служит обнаруженное нами ингибирование твитчином Mg2+-АТФазной активности комплекса тонких нитей моллюсков c нитями миозина кролика в присутствии кальция (Shelud’ko et al., 2007). Это позволяет предложить молекулярный механизм запирательного сокращения, в котором ключевую роль играют регулируемые тонкие нити, координирующие поведение твитчиновых сшивок и миозиновых мостиков (рис. 9).

Рис. 9. Схема возможного механизма запирательного тонуса.

Для построения этой схемы были использованы следующие экспериментальные наблюдения:

а) способность твитчина in vitro взаимодействовать с Ф-актином;

б) зависимость этого взаимодействия от фосфорилирования твитчина;

в) способность твитчина in vitro взаимодействовать со всеми белками толстой нити (Shelud’ko et al., 2007);

г) способность твитчина in vitro ингибировать активирование тонкими нитями Mg2+-АТФазы миозина (Shelud’ko et al., 2007).

Согласно схеме (рис. 9), в расслабленном состоянии как тонкая, так и толстая нити не активны и не взаимодействуют. Твитчин в этом состоянии фосфорилирован и не взаимодействует с тонкими нитями. Холинергическое возбуждение вызывает кратковременное увеличение концентрации кальция, что активирует тонкие и толстые нити, а также твитчиновую фосфатазу (Yamada et al., 2004). В результате одновременно начинаются два процесса:

активное мышечное сокращение и формирование твитчиновых сшивок между толстыми и тонкими нитями. На начальной стадии активного сокращения твитчин-актиновые связи слабые и не препятствуют скольжению нитей. Накопление твитчиновых сшивок приводит к кооперативному переключению тонких нитей в состояние, вызывающее образование «сильных» (load-bearing) сшивок. Это переключение одновременно ингибирует акто-миозиновое взаимодействие, по-видимому, посредством ингибирования перехода миозина из слабосвязанного состояния в сильносвязанное. Последующее снижение концентрации Са2+ инактивирует толстые нити, и мышца переходит в catch-состояние, поддерживаемое твитчиновыми сшивками. Выход из catch-состояния происходит вследствие ПКА-опосредованного фосфорилирования твитчина, которое инициируется серотониновой стимуляцией с последующим увеличением концентрации цАМФ (рис. 9).

ВЫВОДЫ 1. Показано, что гигантский белок твитчин из запирательных мышц двустворчатых моллюсков способен взаимодействовать с фибриллярным актином.

2. Обнаружено, что твитчин-актиновое взаимодействие in vitro регулируется фосфорилированием твитчина таким же образом, как фосфорилирование твитчина in vivo регулирует запирательный тонус мышц.

3. Предложена гипотеза «твитчин-актиновых сшивок», согласно которой в основе запирательного тонуса мышц двустворчатых моллюсков лежит образование твитчиновых сшивок между толстыми и тонкими нитями.

Список работ, опубликованных по теме диссертации Shelud'ko N., Permyakova T., Tuturova K., Tyurina O., Matusovskaya G., Matusovsky O. Properties of myorod, a thick filament protein in molluscan smooth muscles // Biological Motility: New Trends in Research, Pushchino, Russia, August 20 – 26, 2001: Abstracts International Symposium. Пущино: Пущинский издательский центр РАН, 2001. P. 135-136.

Shelud'ko N.S., Permyakova T.V., Tuturova K.F., Tyurina O.V., Matusovskaya G.G., Matusovsky O.S. Proteolytic substructure of myorod, a thick filament protein of molluscan smooth muscles // Comp. Biochem. Physiol. Part B.

2002. Vol. 133. P. 69-75.

Shelud'ko N.S., Matusovskaya G.G., Permyakova T.V., Matusovsky О.S.

Twitchin from molluscan catch muscle can interact with actin and thick filament paramyosin core. "Twitchin hypothesis" for the mechanism of catch // Biological Motility: New Trends in Research, Pushchino, Russia, May 25-30, 2004: Abstracts International Symposium. Пущино: Пущинский издательский центр РАН, 2004. P. 101-102.

Shelud'ko N.S., Matusovskaya G.G., Permyakova T.V., Matusovsky О.S.

Twitchin, a thick filament protein from molluscan catch muscle, interacts with Factin in a phosphorylation-dependent way // Arch. Biochem. Biophys. 2004. Vol.

432, № 2. P. 269-277.

Матусовская Г.Г., Пермякова Т.В., Матусовский О.С., Шелудько Н.С.

NEM-модификация миорода ингибирует полимеризацию миорода // Биофизика. 2004. Т. 49, № 6. C. 1003-1007.

Матусовский О.С., Пермякова Т.В., Матусовская Г.Г., Дроздов А.Л., Шелудько Н.С. Полимеризация миорода – поверхностного белка толстых нитей гладких мышц моллюсков // Биофизика. 2005. Т. 50, № 1. С. 69-74.

Матусовский О.С., Матусовская Г.Г. Твитчин, регуляторный белок запирательных мышц моллюсков, взаимодействует с парамиозиновой основой толстых нитей // IX Международная школа-конференция молодых ученых «Биология – наука XXI века», Пущино, 18–22 апреля 2005 г. Пущино:

Пущинский издательский центр РАН, 2005. C. 120-121.

Dobrzhanskaya A.V., Permyakova T.V., Matusovskaya G.G., Revakovskaya A.G., Shelud'ko N.S. Thin filaments from molluscan smooth muscle of the mussel Crenomytilus grayanus are Ca2+-sensitive // Biological Motility: Basic Research and Practice, Pushchino, Russia, May 11-15, 2006: Abstracts International Symposium. Пущино: Пущинский издательский центр РАН, 2006. P. 20-22.

Shelud’ko N.S., Matusovsky O.S., Permyakova T.V., Matusovskaya G.G.

‘‘Twitchin–actin linkage hypothesis’’ for the catch mechanism in molluscan muscles: Evidence that twitchin interacts with myosin, myorod, and paramyosin core and affects properties of actomyosin // Arch. Biochem. Biophys. 2007. Vol.

466. P. 125-135.

Цитированная литература Шелудько Н.С. Белковый состав миофибрилл кролика, определенный методом электрофореза в присутствии додецилсульфата натрия // Цитология. 1975. Т. 17. С. 1148-1152.

Andruchov O., Andruchova O., Galler S. The catch state of mollusc catch muscle is established during activation: experiments on skinned fibre preparations of the anterior byssus retractor muscle of Mytilus edulis using the myosin inhibitors orthovanadate and blebbistatin // J. Exp. Biol. 2006. Vol. 209, № 21. P. 4319-4328.

Butler T.M., Mooers S.U., Li C.Q., Narayan S., Siegman M.J. Regulation of catch muscle by twitchin phosphorylation: Effects on force, ATPase, and shortening // Biophys J. 1998. Vol. 75, № 4. Р.

1904-1914.

Butler T.M., Narayan S.R., Mooers S.U., Hartshorne D.J., Siegman M.J. The myosin cross-bridge cycle and its control by twitchin phosphorylation in catch muscle // Biophys J. 2001. Vol. 80, № 1. Р.

415-426.

Butler T.M., Mooers S.U., Siegman M.J. Catch force links and the low to high force transition of myosin // Biophys. J. 2006. Vol. 90, № 9. P. 3193-3202.

Fiske C.H., Subbarow Y. The colorimetric determination of phosphorus // J. Biol. Chem. 1925. Vol. 66. P.

375-400.

Franke A.S., Moers S.U., Narayan S.R., Siegman M.J., Butler T.M. Myosin cross-bridge kinetics and the mechanism of catch // Biophys J. 2007. Vol. 93, №2. P. 554-565.

Funabara D., Kinoshita S., Watabe S., Siegman M.J., Butler T.M., Hartshorne D.J.

Phosphorylation of molluscan twitchin by the cAMP-dependent protein kinase // Biochemistry USA.

2001. Vol. 40, №7. P. 2087-2095.

Funabara D., Watabe S., Mooers S.U., Narayan S., Dudas C., Hartshorne D.J., Siegman M.J., Butler, T.M. Twitchin from molluscan catch muscle. Primary structure and relationship between sitespecific phosphorylation and mechanical function // J. Biol. Chem. 2003. Vol. 278, № 31. P. 2930829316.

Funabara D., Kanoh S., Siegman M. J., Butler T. M., Hartshorne D. J., Watabe S. Twitchin as a regulator of catch contraction in molluscan smooth muscle // J. Muscle Res. Cell Motil. 2005. Vol. 26, № 6-8. P. 455-460.

Funabara D., Hamamoto C., Yamamoto K., Inoue A., Ueda M., Osawa R., Kanoh S., Hartshorne D.J., Suzuki S., Watabe S. Unphosphorylated twitchin forms a complex with actin and myosin that may contribute to tension maintenance in catch // J. Exp. Biol. 2007. V. 210. P. 4399-410.

Galler S., Kogler H., Ivemeyer M., Ruegg J.C. Force responses of skinned molluscan catch muscle following photoliberation of ATP // Pflugers Arch. 1999. Vol. 438, № 4. P. 525-530.

Hopflinger M.C., Andruchova O., Andruchov O., Grassberger H., Galler S. Effect of pH on the rate of myosin head detachment in molluscan catch muscle: are myosin heads involved in the catch state // J. Exp. Biol. 2006. Vol. 209, № 4. P. 668-676.

Johnson W.H., Kahn J., Szent-Gyorgyi A.G. Paramyosin and contraction of "catch muscles" // Science. 1959. Vol. 130. P. 160-161.

Laemmli V.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 // Nature. 1970. Vol. 227, № 5259. P. 680-685.

Lowy J., Millman B.M., Hanson J. Structure and function in smooth tonic muscles of lamellibranch muscle mollusks // Proc. Roy. Soc. Ser. B. 1964. Vol. 160. P. 525-536.

Pollard T.D. Cooper J.A. Methods to characterize actin filament networks // Methods Enzymol.

1982. Vol. 85. P. 211-233.

Ruegg J.C. Tropomyosin-paramyosin system and “prolonged contraction” in a molluscan smooth muscle // Proc. Roy. Soc. 1964. Vol. 160. P. 536-542.

Ruegg J.C. Smooth muscle tone // Physiol. Rev. 1971. Vol. 51, № 1. P. 201-248.

Shelud’ko N.S., Tuturova K.F., Permyakova T.V., Plotnikov S.V., Orlova A.A. A novel thick filament protein in smooth muscles of bivalve molluscs // Comp. Biochem. Physiol. Part B. 1999. Vol.

122. P. 277-285.

Shelud’ko N.S., Permyakova T.V., Tuturova K.F., Neverkina O.V., Drozdov A.L. Myorod, a thick filament protein in molluscan smooth muscles: isolation, polymerization and interaction with myosin // J. Muscle Res. Cell Motil. 2001. Vol. 22. P. 91-100.

Shelud'ko N.S., Kropacheva I.V. Turbidity of myofibril and actomyosin suspensions and its change by ATP // J. Colloid Interface Sci. 1996. Vol. 179. P. 194-200.

Siegman M.J., Mooers S.U., Li C.Q., Narayan S., Trinklemulcahy L., Watabe S., Hartshorne D.

J., Butler T.M. Phosphorylation of a high molecular weight (similar to 600 kDa) protein regulates catch in invertebrate smooth muscle // J. Muscle Res. Cell Motil. 1997. Vol. 18, №6. P. 655-670.

Spicer S.S. The clearing responce of actomyosin to adenosinetriphosphate // J. Biol. Chem. 1952.

Vol. 199. P. 289-300.

Sugi H., Iwamoto H., Shimo, M., Shirakawa I. Evidence for load-bearing structures specialized for the catch state in Mytilus smooth muscle // Comp. Biochem. Physiol. Part A. 1999. Vol. 122, № 3. P.

347-353.

Szent-Gyorgyi A.G., Cohen C., Kendrick-Jones J. Paramyosin and the filaments of molluscan 'catch' muscles; 2. Native filaments: Isolation and characterization // J. Mol. Biol. 1971. Vol. 56. P. 239258.

Takahashi I., Shimada M., Akimoto T., Kishi T., Sugi H. Electron microscopic evidence for the thick filament interconnections associated with the catch state in the anterior byssal retractor muscle of Mytilus edulis // Comp. Biochem. Physiol. Part A. 2003. Vol. 134, № 1. P. 117-122.

Vibert P., Edelstein S.M., Castellani L., Elliott B.W. Mini-titins in striated and smooth molluscan muscles – structure, location and immunological cross-reactivity // J. Muscle Res. Cell Motil. 1993. Vol.

14, № 6. P. 598-607.

Yamada A., Yoshio M., Kojima H., Oiwa K. An in vitro assay reveals essential protein components for the "catch" state of invertebrate smooth muscle // Proc. Nat. Acad. Sci. U S A. 2001. Vol.

98, № 12. P. 6635-6640.

Yamada A., Yoshio M., Nakamura A., Kohama K., Oiwa K. Protein phosphatase 2B dephosphorylates twitchin, initiating the catch state of invertebrate smooth muscle // J. Biol. Chem. 2004.

Vol. 279, № 39. P. 40762-40768.

Галина Геннадьевна МАТУСОВСКАЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТВИТЧИНА ЗАПИРАТЕЛЬНЫХ МЫШЦ МОЛЛЮСКОВ С ФИБРИЛЛЯРНЫМ АКТИНОМ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»