Myosin tilhører motoren proteiner og er blant annet ansvarlig for prosessene som er involvert i muskelsammentrekning. Det er flere typer myosiner, som alle deltar i transportprosesser av celleorganeller eller i forskyvninger i cytoskelettet. Strukturelle abnormiteter i myosins molekylære struktur kan være årsaker til muskelsykdommer i noen tilfeller.
Hva er myosin?
Myosin, sammen med dynein og kinesin, er en av motorene proteiner ansvarlig for prosessene med cellebevegelse og transport i cellen. I motsetning til de to andre motorene proteiner, myosin fungerer bare i forbindelse med aktin. Actin er i sin tur en komponent i cytoskjelettet i den eukaryote cellen. Dermed er den ansvarlig for cellens struktur og stabilitet. Videre utgjør actin, sammen med myosin og to andre strukturelle proteiner, den faktiske kontraktile strukturelle enheten i muskelen. To tredjedeler av muskelens kontraktile proteiner er myosiner og en tredjedel er aktin. Imidlertid er myosiner tilstede ikke bare i muskelceller, men også i alle andre eukaryote celler. Dette gjelder for encellede eukaryoter så vel som for plante- og dyreceller. Mikrofilamentene (aktinfilamenter) er involvert i samlingen av cytoskjelettet i alle celler og, sammen med myosin, kontrollerer protoplasmiske strømmer.
Anatomi og struktur
Myosiner kan deles inn i flere klasser og underklasser. For tiden er over 18 forskjellige klasser kjent, med klassene I, II og V som de viktigste. Myosinet funnet i muskelfiber kalles konvensjonelt myosin og tilhører klasse II. Strukturen til alle myosiner er lik. De består alle av en hode del (myosinhode), a hals del og en haledel. Her består myosinfilamentene i skjelettmuskulaturen av omtrent 200 myosin II molekyler, hver med en molekylvekt på 500 kDa. De hode del er genetisk veldig konservativ. Klassifiseringen i strukturelle klasser bestemmes hovedsakelig av den genetiske variabiliteten til halen. De hode del binder seg til aktinmolekylet, mens hals del fungerer som et hengsel. Hale deler av flere myosin molekyler klynges sammen for å danne filamenter (bunter). Myosin II-molekylet består av to tunge kjeder og fire lette kjeder. De to tunge kjedene danner en såkalt dimer. Den lengste av de to kjedene har en alfa-helix-struktur og består av 1300 aminosyrer. Den kortere kjeden består av 800 aminosyrer og representerer det såkalte motordomenet. Det danner hodedelen av molekylet, som er ansvarlig for bevegelser og transportprosesser. De fire lette kjedene er koblet til hodet og hals en del av de tunge kjedene. De lette kjedene lenger fra hodet kalles reguleringskjeder og de lette kjedene nær hodet kalles essensielle kjeder. De har høy tilhørighet for kalsium og kan dermed kontrollere mobiliteten til nakken.
Funksjon og roller
Den viktigste funksjonen til alle myosiner er å transportere celleorganeller og utføre forskyvninger i cytoskelettet i eukaryote celler. I denne prosessen, konvensjonelle myosin II molekyler, sammen med aktin og proteinene tropomyosin og troponin, er ansvarlig for muskelsammentrekning. For dette formål integreres myosin først i Z-skivene til sacomeren ved hjelp av proteintitinen. Seks titinfilamenter fester et myosinfilament for dette formålet. I sakomeren danner et myosinfilament omtrent 100 tverrforbindelser til sidene. Avhengig av strukturen til myosinmolekylene og innholdet av myoglobin, kan flere former for muskelfibre skilles ut. Innen sakomeren skjer muskelsammentrekning gjennom myosins bevegelse i kryssbrosyklusen. Først er myosinhodet tett festet til aktinmolekylet. Deretter spaltes ATP til ADP, og frigitt energi fører til spenningen i myosinhodet. Samtidig gir lette kjeder en økning i kalsium ioner. Dette får myosinhodet til å feste seg til et tilstøtende aktinmolekyl som et resultat av en konformasjonsendring. Med den gamle bindingen frigjort, blir spenningen nå omgjort til mekanisk energi av det som kalles en kraft hjerneslag. Bevegelsen ligner på en åre hjerneslag. I prosessen vipper myosinhodet fra 90 grader til mellom 40 og 50 grader. Resultatet er en muskelbevegelse. Under muskelsammentrekning forkortes bare lengden på sakomeren, mens lengden på aktin og myosinfilamenter forblir den samme. ATP-tilførselen i muskelen varer bare i omtrent tre sekunder. Ved å bryte sammen glukose og fett, ATP er laget igjen av ADP, slik at kjemisk energi kan fortsette å bli omdannet til mekanisk energi.
Sykdommer
Strukturelle endringer i myosin forårsaket av mutasjoner kan føre til muskelsykdommer. Et eksempel på en slik sykdom er familiær hypertrofisk kardiomyopati. Familiær hypertrofisk kardiomyopati er en arvelig sykdom som arves på en autosomal dominerende måte. Sykdommen er preget av fortykning av venstre ventrikel av hjerte uten utvidelse. Det er relativt vanlig hjerte sykdom med 0.2 prosent prevalens i befolkningen generelt. Denne sykdommen er forårsaket av mutasjoner som føre til strukturelle endringer i betamyosin og alfatropomyosin. Dette involverer ikke en, men flere punktmutasjoner av proteinene som er involvert i konstruksjonen av sacomer. De fleste av mutasjonene ligger på kromosom 14. Patologisk manifesterer sykdommen seg ved en tykkelse av musklene i venstre ventrikel. Denne asymmetrien i myokardtykkelse kan resultere i kardiovaskulære symptomer inkludert arytmier, dyspné, svimmelhet, bevissthetstap, og angina pectoris. Selv om mange pasienter har liten eller ingen nedsatt hjertefunksjon, er progressive hjerte feil kan utvikle seg under noen omstendigheter.
