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