Concetti Chiave
- Le proteine strutturali, come α-actinina e titina, supportano la struttura dei sarcomeri e collegano filamenti di actina e miosina ai dischi Z.
- Il tubulo T è cruciale per la trasmissione della depolarizzazione e attiva i canali del Ca²⁺, permettendo il rilascio di calcio nel citoplasma.
- Il ciclo di scorrimento dei filamenti inizia con la miosina che si lega all'actina; il rilascio di ADP e il nuovo ATP consentono il distacco e il riattacco della miosina.
- La forza di contrazione muscolare aumenta con il numero di teste di miosina che si legano all'actina, mentre il calcio citosolico deve essere rimosso per il rilassamento.
- La pompa SERCA regola la concentrazione di calcio citosolico, facilitando il rilassamento muscolare dopo la contrazione attraverso il pompaggio nel reticolo sarcoplasmatico.
Proteine strutturali nei sarcomeri
Le Proteine Strutturali mantengono la struttura dei sarcomeri:
- α-actinina: ancora i filamenti di actina e titina al disco Z.
- β-actinina: si lega all’estremità + dell’actina per impedirne la depolimerizzazione
- Desmina: lega le diverse miofibrille insieme tra loro, affinché siano ordinate.
- Titina: è una proteina elastica che ancora la miosina al disco Z e la mantiene in tensione.
- Nebulina: ancora l’actina al disco Z, ma è inelastica.
- Spectrina, vinculina, anchirina, talina: collegano i filamenti di actina alla membrana (sarcolemma) per trasmettere la forza verso l’esterno della cellula.
- Distrofina: collega l’actina con le proteine di membrana e con la matrice extracellulare. Nella distrofia muscolare di Duchenne questa proteina manca e il muscolo diventa debole.
Ruolo del tubulo T e del Ca²⁺
Il Tubulo T trasmette questa depolarizzazione anche in profondità. Il Tubulo T è in contatto col reticolo sarcoplasmatico e determina l’apertura dei canali del Ca²⁺ voltaggio-dipendenti.
A questo punto, il Ca²⁺ esce passivamente grazie al gradiente che viene solitamente mantenuto da una pompa ATPasi. Il Ca²⁺ nel citoplasma si lega alla troponina C, la quale cambia conformazione ed espone una tasca in cui entra il segmento inibitorio della troponina I, in modo che questa non inibisca più la contrazione. Allo stesso tempo, il cambiamento conformazionale della troponina, sposta la tropomiosina a cui si trova legata e così vengono liberati i siti di legame sull’actina e la miosina può legarsi.
Ciclo di scorrimento dei filamenti
A questo punto inizia il ciclo di scorrimento dei filamenti:
1) La miosina è carica di ADP + P già prima di legarsi all’actina. Appena si sposta la tropomiosina, si può legare all’actina. Viene rilasciato il P e rende possibile la reazione successiva.
2) Avviene il Colpo di Forza: la testa della miosina rilascia anche l’ADP e subisce un brusco cambio conformazionale a livello del punto di snodo (o punto cerniera) che sposta il filamento di actina.
3) Entra una nuova molecola di ATP che consente il distacco della miosina dall’actina. Il distacco non avviene in modo sincronizzato in tutte le miosine, ma avviene in modo alternato altrimenti ci sarebbe il rilassamento del muscolo.
4) L’idrolisi dell’ATP ad ADP + P induce il nuovo cambio conformazionale che riporta la miosina a legare l’actina più avanti. Se non arriva l’ATP, il muscolo resta rigido come in rigor mortis (dopo la morte). Quindi, i filamenti NON si accorciano, ma scivolano.
Forza della contrazione muscolare
La forza della contrazione dipende da quante teste di miosina sono in contatto con l’actina. È quindi ovvio che inizialmente ci sarà una forza minore, mentre man mano che avviene lo scivolamento ci saranno più contatti e quindi più forza. Quando lo stimolo nervoso finisce i canali del Ca²⁺ si chiudono e la concentrazione di calcio citosolico viene abbassato grazie ad una pompa SERCA (pompa Ca²⁺-ATPasi). Questo pompaggio contro gradiente viene facilitato dalla calsequestrina: una proteina che si trova nel reticolo sarcoplasmatico che lega grandi quantità di Ca²⁺ così riduce il gradiente contro cui lavora la pompa.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo delle proteine strutturali nei sarcomeri?
- Come influisce il tubulo T sulla contrazione muscolare?
- Qual è il processo del ciclo di scorrimento dei filamenti?
- In che modo la forza della contrazione muscolare è influenzata?
- Qual è il ruolo della pompa SERCA nella contrazione muscolare?
Le proteine strutturali, come α-actinina, β-actinina, desmina, titina, nebulina e altre, mantengono la struttura dei sarcomeri e collegano i filamenti di actina e miosina, garantendo l'ordine e la trasmissione della forza all'esterno della cellula.
Il tubulo T trasmette la depolarizzazione in profondità e, in contatto con il reticolo sarcoplasmatico, determina l'apertura dei canali del Ca²⁺, essenziale per l'attivazione della contrazione muscolare.
Il ciclo di scorrimento inizia con la miosina legata all'actina, seguita dal colpo di forza e dal distacco della miosina, che avviene in modo alternato per evitare il rilassamento muscolare. L'idrolisi dell'ATP consente alla miosina di legarsi nuovamente all'actina.
La forza della contrazione dipende dal numero di teste di miosina in contatto con l'actina; più contatti si hanno durante lo scivolamento, maggiore sarà la forza generata.
La pompa SERCA riduce la concentrazione di Ca²⁺ citosolico dopo la contrazione, facilitando il pompaggio contro gradiente grazie alla calsequestrina, che lega grandi quantità di Ca²⁺ nel reticolo sarcoplasmatico.
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