профессор Н. Б. ГУСЕВ
(Кафедра биохимии Биологического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова)
МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ СОКРАТИТЕЛЬНОГО АППАРАТА РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ МЫШЦ
В регуляции взаимодействия миозина с актином могут участвовать специальные белковые системы, расположенные как на тонком (актиновом), так и на толстом (миозиновом) филаментах. В гладких мышцах и в клетках, обладающих немышечной подвижностью, сократительный аппарат в основном регулируется белками, расположенными на миозиновом филаменте, а регуляторные системы, расположенные на актиновом филаменте (кальдесмон и, возможно, кальпонин), играют вспомогательную роль. В поперечно-полосатых и сердечных мышцах главная роль в регуляции сократительной активности принадлежит тропонин-тропомиозиновому комплексу, расположенному на актиновом филаменте. Проведен сравнительный анализ регуляторных систем, расположенных на актиновом филаменте в различных типах мышц.
Представлены современные данные о структуре и механизме функционирования тропонинового комплекса сердца и скелетных мышц. Показано, что связывание кальция сопровождается перемещением α-спиралей N- и C-концевых глобулярных доменов тропонина С относительно его центральной α-спирали и формированием гидрофобных контактов обеспечивающих взаимодействие тропонина С с тропонином I. Описано строение двух изоформ тропонина Т сердца и показано, что они отличаются по наличию кислого пентапептида, расположенного в N-концевой части молекулы белка. Установлено, что тропонин Т сердца и скелетных мышц подвергается фосфорилированию по первому остатку серина. Выделена и охарактеризована тропонин Т киназа, обеспечивающая фосфорилирование тропонина Т по первому остатку серина, и установлено, что тропонин Т киназа неотличима от казеин киназ второго типа. Разработаны методы выделения компонентов тропонина из сердца человека и получена коллекция антител, позволяющих определять тропонин I в крови человека. Исследованы факторы, влияющие на определение концентрации тропонина I в крови человека, и предложены рекомендации по использованию антител на тропонин I человека для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний.
Изучена структура кальдесмона гладких мышц. Установлено, что различные (мономерные и димерные) Са-связывающие белки способны обращать ингибирующее влияние кальдесмона на взаимодействие миозина с актином. Подробно изучено взаимодействие кальдесмона с кальмодулином и предложена модель пространственной организации комплекса кальмодулин-кальдесмон. Исследовано фосфорилирование кальдесмона под действием нескольких протеинкиназ и показано, что фосфорилирование под действием казеин-киназы II ослабляет взаимодействие кальдесмона с миозином и тропомиозином, что может играть определенную роль в регуляции тонуса гладких мышц. Установлено, что кальдесмон способен взаимодействовать с фосфолипидами и что это взаимодействие может регулироваться путем фосфорилирования кальдесмона.
Описано строение и свойства кальпонина, установлено, что этот белок может выполнять как структурную, так и регуляторную роль. Показано, что взаимодействие кальпонина с актином может регулироваться белком теплового шока с молекулярной массой 90 кДа. Обобщены данные литературы о роли малых белков теплового шока в формировании актинового компонента цитоскелета и сократительного аппарата.