¿Qué detiene la miosina durante la relajación muscular?

Se cree que la relajación del músculo esquelético de los vertebrados ocurre en ausencia de${Ca}^{2+}$como resultado de que la tropomiosina bloquea físicamente la unión de la miosina a la actina. Este modelo de bloqueo estérico de relajación muscular predice que el subfragmento 1 de miosina (S-1) no se unirá a la actina en condiciones en las que se inhiba la tasa de ATPasa de acto-S-1.[1]

Sin embargo, en un trabajo que cuestiona este modelo, se concluye que en ausencia de${Ca}^{2+}$, la troponina-tropomiosina inhibe la actividad ATPasa al inhibir un paso cinético en el ciclo de hidrólisis de ATP, quizás$P_i$liberar. [2]

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Esa es la respuesta simple, pero creo que un poco de elaboración en los párrafos anteriores podría ayudar a agregar algo de sustancia:[2]

• La contracción del músculo esquelético de los vertebrados es el resultado de una interacción cíclica de los filamentos gruesos de miosina con los filamentos delgados, compuestos principalmente de actina , troponina y tropomiosina , lo que hace que estos dos conjuntos de filamentos se deslicen entre sí. Este ciclo es impulsado por la hidrólisis de ATP por la miosina en una reacción que es activada por la actina.

• Cuando el retículo sarcoplásmico baja la libre${Ca}^{2+}$concentración de$10^{-5}$a$<10^{−7} m$, cesa la contracción muscular y se inhibe la actividad asociada de miosina ATPasa activada por actina. Las proteínas troponina y tropomiosina son las responsables de este efecto de${Ca}^{2+}$en la interacción entre la miosina y la actina.

• A niveles de${Ca}^{2+}$lo suficientemente bajo como para causar relajación, la tropomiosina se coloca lejos del surco central del filamento de actina F donde parece que podría interferir con la unión del puente cruzado de miosina. Este trabajo estructural formó la base de la hipótesis del bloqueo estérico que sugiere que la relajación ocurre cuando la tropomiosina, en la posición "relajada", bloquea físicamente la unión del puente cruzado de miosina a la actina.

• Las reconstrucciones tridimensionales a partir de micrografías electrónicas han sugerido que el puente cruzado de miosina y la molécula de tropomiosina pueden estar en estrecho contacto entre sí en el filamento de actina, un requisito para un modelo de tipo de bloqueo estérico.

• El modelo de bloqueo estérico predice que en ausencia de${Ca}^{2+}$el grado de asociación de S-11 debería ser mucho más débil con actina regulada que con actina no regulada. De hecho, en ausencia de${Ca}^{2+}$, la unión de S-1·ADP a la actina regulada se inhibe fuertemente de manera cooperativa.

• A bajos niveles de saturación del filamento de actina con S-1·ADP, la unión de S-1·ADP al filamento de actina regulado es de aproximadamente$10^3$veces más débil que a altos niveles de saturación.

• Sin embargo, el hecho de que S-1·ADP se una débilmente a la actina regulada no prueba el modelo de bloqueo estérico ya que, en el músculo relajado, los puentes cruzados normalmente existen con ATP unido (o ADP · Pi) y no con ADP unido. Por lo tanto, el modelo de bloqueo estérico predice que la troponina-tropomiosina debería inhibir la unión de S-1·ADP·Pi así como S-1·ADP a la actina regulada en ausencia de${Ca}^{2+}$.

Usando mediciones de turbidez de flujo detenido, hemos medido previamente el efecto de${Ca}^{2+}$sobre la asociación de S-1 · ATP y S-1 · ADP · Pi con actina regulada. Sorprendentemente, en ausencia de${Ca}^{2+}$, la constante de unión de S-1 · ATP o S-1 · ADP · Pi a la actina regulada solo disminuyó al 56% del valor en presencia de${Ca}^{2+}$aunque la tasa de hidrólisis de ATP en las mismas condiciones se redujo al 6% de la tasa con${Ca}^{2+}$presente. Estos datos sugieren, en desacuerdo con el modelo de bloqueo estérico, que la inhibición de la tasa de hidrólisis de ATP, en ausencia de${Ca}^{2+}$, no es el resultado de la inhibición de la unión de S-1 a la actina regulada.

1- https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27065174/

2- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1266292/#FN2