Актин в мышечных волокнах

Описаны основные характеристики сократительного белка актина (диаметр глобулы и молекулярная масса). Дается характеристика первичной и третичной структуры актина. Описан процесс полимеризации актина (соединения молекул глобулярного актина в фибриллу).

Актин в мышечных волокнах

Основу тонкого филамента саркомера составляет сократительный белок актин, который имеет яйцевидную форму (форму глобулы). Диаметр глобулы G-актина примерно равен 55 Å[1]. Поэтому эта форма актина называется глобулярным актином (G-актин). На долю актина приходится 25% общей массы мышечного белка.

История выделения актина

Актин впервые выделен Б. Штраубом в 1948 году (Самойлов В.О., Бигдай Е.В., 2004).


Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах "Гипертрофия скелетных мышц человека" и "Биомеханика мышц"


Структура актина

Структура этого белка остается неизменной миллионы лет. Первичную структуру актина (полипептидную цепь) составляют 374 аминокислотных остатка. Молекулярная масса актина – 41,8 кДа.

Третичная структура актина представляет из себя глобулу с бугристой поверхностью, изрезанную щелями. Самая большая щель пролегает в середине молекулы и содержит активные центры связывания АТФ, АДФ, а также ионов кальция (Ca2+) и магния (Mg2+).

Полимеризация актина

На молекуле G-актина есть сайты (центры) связывания тропомиозина, тропонина и миозиновой головки. Кроме того молекула G-актина имеет две пары комплементарных (ключ-замок) сайтов прикрепления соседних молекул G-актина. Благодаря этим центрам связывания в присутствии ионов магния (Mg2+) глобулы G-актина при достаточной их концентрации самопроизвольно объединяются в фибриллы (происходит полимеризация G-актина). В результате образуется фибриллярный актин (F-актин). Контакты между глобулами G-актина обеспечиваются гидрофобными и электростатическими взаимодействиями (рис.1).

При такой спонтанной полимеризации актина на образовавшейся нити  один из ее концов быстро связывается с G-актином (плюс-конец) и поэтому растет быстрее, чем противоположный (минус-конец). В результате возникает суперспираль, образованная молекулами G-актина, подобно бусинкам в ожерелье из двух ниток, закрученных одна вокруг другой.

Актин в мышечных волокнах

Рис. 1. Полимеризация актина

Литература

1. Самойлов В.О., Бигдай Е.В. Клеточные и молекулярные основы биомеханики / В кн.: Математические модели и компьютерное моделирование в биомеханике: Учебное пособие.- СПб: Из-во Политехнического ун-та, 2004.- С. 29-102.

С уважением, А.В. Самсонова

[1] Å – ангстрем устаревшая внесистемная единица измерения длины, равная 10−10 м.