Salute e malattia

Actina e miosina: i motori molecolari della contrazione muscolare

L'apparato contrattile

Le fibre muscolari scheletriche sono stipate di miofibrille, che consistono di unità ripetute chiamate sarcomeri — i motori funzionali della contrazione. Due sistemi filamentosi interagiscono in ogni sarcomero:

Filamenti sottili: Actina e suoi regolatori

  • G-actina (globulare) polimerizza in F-actina, un filamento a doppia elica.
  • Proteine regolatrici includono il complesso troponina (TnC lega calcio, TnI inibisce contrazione, TnT ancora tropomiosina) e tropomiosina, che blocca i siti di legame miosina sull'actina a riposo.
  • Filamenti actina ancorati al disco Z da α-actinina e CapZ.

Filamenti spessi: Miosina II

  • Ogni molecola miosina è un esamero: due catene pesanti (ciascuna con testa motrice e coda coiled-coil), due catene leggere essenziali (ELC) e due catene leggere regolatorie (RLC).
  • La testa (dominio motrice) lega actina e idrolizza ATP per generare forza.
  • La coda forma un dimero coiled-coil, assemblandosi in filamenti spessi bipolari con teste proiettate all'esterno e zona nuda al centro.
  • Proteina C legante miosina (MyBP-C) affina cinetica ciclo cross-bridge.

Il ciclo cross-bridge (teoria filamenti scivolanti)

  1. Calcio lega troponina C → tropomiosina si sposta → siti legame miosina su actina esposti.
  2. Testa miosina (con ADP·Pi legato) si attacca fortemente ad actina.
  3. Rilascio fosfato innesca power stroke — testa ruota, facendo scivolare filamenti ~10 nm.
  4. ADP rilasciato; ATP lega → miosina si distacca da actina.
  5. Idrolisi ATP ri-arma testa (recovery stroke).
  6. Ciclo si ripete finché calcio e ATP disponibili.

Regolazione ed energetica

  • Reticolo sarcoplasmatico rilascia calcio via canali RyR1, innescato da sensore voltaggio DHPR.
  • Pompe SERCA riportano calcio nel SR per permettere rilassamento.
  • ATP alimenta anche Na⁺/K⁺-ATPasi e ciclismo calcio.

Rilevanza clinica

  • Miopatia nemalinica (mutazioni actina), miopatia da accumulo miosina (MYH7), e ipertermia maligna (RYR1) sono disordini genetici proteine contrattili.
  • Rigor mortis avviene quando deplezione ATP blocca cross-bridge permanentemente.