Hva er hendelsene involvert i muskelsammentrekning på cellulært og molekylært nivå?

Muskelkontraksjon er en kompleks prosess som involverer interaksjonen av flere proteiner i muskelceller. De primære proteinene som er involvert i muskelkontraksjon er aktin og myosin, som er ordnet i repeterende enheter kalt sarkomerer. Prosessen med muskelkontraksjon kan oppsummeres av følgende cellulære og molekylære hendelser:

1. Eksitasjons-kontraksjonskobling :Prosessen med muskelkontraksjon initieres av et elektrisk signal som kalles et aksjonspotensial. Når et aksjonspotensial når muskelcellen, utløser det frigjøring av kalsiumioner fra det sarkoplasmatiske retikulum, cellens indre kalsiumlager.

2. Kalsiumbinding til Troponin :Økningen i kalsiumkonsentrasjonen i muskelcellen fører til at kalsiumioner binder seg til et protein som kalles troponin, som ligger på det tynne filamentet (aktin). Denne bindingen induserer en konformasjonsendring i troponin, som eksponerer et bindingssted på aktinmolekylet.

3. Myosinhodebinding til aktin :Konformasjonsendringen i troponin gjør at myosinhodet, en kuleformet region av myosinmolekylet, binder seg til det eksponerte bindingsstedet på aktinfilamentet. Denne interaksjonen danner en kryssbro mellom de tynne og tykke filamentene.

4. Power Stroke :Når myosinhodet binder seg til aktin, gjennomgår det en konformasjonsendring, og trekker det tynne filamentet mot midten av sarkomeren. Denne bevegelsen er kjent som kraftslaget og genererer kraften som kreves for muskelsammentrekning.

5. ADP-utgivelse og Pi-binding :Etter kraftslaget frigjøres ADP og uorganisk fosfat (Pi), som er produkter av ATP-hydrolyse, fra myosinhodet. Dette trinnet forbereder myosinhodet for neste kontraksjonssyklus.

6. ATP-binding til myosin :ATP binder seg til myosinhodet, og får det til å løsne fra aktinfilamentet. Denne løsrivelsen tilbakestiller myosinhodet for en ny runde med binding og kraftslag.

7. Avslapping :Når aksjonspotensialet slutter, blir kalsiumioner aktivt transportert tilbake til det sarkoplasmatiske retikulum ved hjelp av kalsiumpumper, noe som senker kalsiumkonsentrasjonen i muskelcellen. Nedgangen i kalsiumnivået fører til at troponin går tilbake til sin opprinnelige konformasjon, og blokkerer bindingsstedet på aktin. Uten bundet myosin glir de tynne filamentene tilbake til sin opprinnelige posisjon, og slapper av muskelen.

Sekvensen av disse cellulære og molekylære hendelsene gjentas raskt under muskelsammentrekning, slik at musklene kan generere kraft og bevegelse.