Quais as principais proteínas contráteis presentes na estrutura do sarcômero?

Um sarcômero é a unidade funcional fundamental do músculo estriado, isto é, do músculo esquelético e cardíaco. Músculo esquelético é o tipo de músculo usado no movimento voluntário e o músculo cardíaco é o músculo que faz parte do coração.

Dizer que o sarcômero é a unidade funcional significa que todos os componentes necessários para a contração estão contidos em cada sarcômero. De fato, o músculo estriado é composto por milhões de pequenos sarcômeros que diminuem, individualmente, a cada contração muscular.

Aqui reside o principal objetivo do sarcômero. Os sarcômeros são capazes de iniciar grandes movimentos contratando em uníssono. Sua estrutura única permite que essas pequenas unidades coordenem as contrações musculares.

De fato, as propriedades contráteis do músculo são uma característica definidora dos animais, uma vez que o movimento dos animais é notavelmente suave e complexo. A locomoção requer uma alteração no comprimento muscular à medida que se flexiona, o que requer uma estrutura molecular que permita o encurtamento muscular.

Se o tecido muscular esquelético for examinado de perto, é observada uma aparência listrada chamada estriação. Essas “listras” representam um padrão de bandas alternadas, claras e escuras, correspondendo a diferentes filamentos de proteínas. Ou seja, essas faixas são formadas por fibras proteicas entrelaçadas que compõem cada sarcômero.

Miofibrilas

As fibras musculares são compostas de centenas a milhares de organelas contráteis chamadas miofibrilas; Essas miofibrilas são dispostas em paralelo para formar tecido muscular. No entanto, as próprias miofibrilas são essencialmente polímeros, ou seja, unidades repetitivas de sarcômeros.

As miofibrilas são estruturas fibrosas e longas, e são feitas de dois tipos de filamentos de proteínas que se acumulam.

Miosina e actina

A miosina é uma fibra espessa com cabeça globular e a actina é um filamento mais fino que interage com a miosina durante o processo de contração muscular.

Uma dada miofibrila contém aproximadamente 10.000 sarcômeros, cada um com aproximadamente 3 micrômetros de comprimento. Embora cada sarcômero seja pequeno, vários sarcômeros adicionados cobrem o comprimento da fibra muscular.

Miofilamentos

Cada sarcômero consiste em feixes grossos e finos das proteínas mencionadas, que juntas são chamadas miofilamentos.

Ao aumentar uma parte dos miofilamentos, as moléculas que os compõem podem ser identificadas. Filamentos grossos são feitos de miosina, enquanto filamentos finos são feitos de actina.

Actina e miosina são proteínas contráteis que causam encurtamento muscular quando interagem umas com as outras. Além disso, filamentos finos contêm outras proteínas com função reguladora denominada troponina e tropomiosina, que regulam a interação entre proteínas contráteis.

Funções

A principal função do sarcômero é permitir que uma célula muscular se contraia. Para fazer isso, o sarcômero deve ser encurtado em resposta a um impulso nervoso.

Os filamentos grossos e finos não encurtam, mas deslizam um ao outro, o que faz com que o sarcômero encurte enquanto os filamentos mantêm o mesmo comprimento. Esse processo é conhecido como modelo de filamento deslizante de contração muscular.

O deslizamento do filamento gera tensão muscular, que é sem dúvida a principal contribuição do sarcômero. Esta ação dá aos músculos sua força física.

Uma rápida analogia disso é a maneira pela qual uma escada longa pode ser estendida ou dobrada, dependendo de nossas necessidades, sem encurtar fisicamente suas partes metálicas.

Participação da miosina

Felizmente, pesquisas recentes oferecem uma boa idéia de como esse deslizamento funciona. A teoria do filamento deslizante foi modificada para incluir como a miosina é capaz de puxar a actina para encurtar o comprimento do sarcômero.

Nesta teoria, a cabeça globular da miosina está localizada perto da actina em uma área chamada região S1. Essa região é rica em segmentos com dobradiças que podem dobrar e facilitar a contração.

A flexão de S1 pode ser a chave para entender como a miosina é capaz de “caminhar” pelos filamentos de actina. Isto é alcançado por ciclos de ligação do fragmento de miosina S1, sua contração e sua liberação final.

União de miosina e actiba

Quando a miosina e a actina se ligam, elas formam extensões chamadas “pontes cruzadas”. Essas pontes cruzadas podem formar e romper com a presença (ou ausência) de ATP, que é a molécula de energia que torna possível a contração.

Quando o ATP se liga ao filamento de actina, ele o move para uma posição que expõe seu local de ligação à miosina. Isso permite que a cabeça globular da miosina se junte a este local para formar a ponte cruzada.

Essa ligação faz com que o grupo fosfato do ATP se dissocie e, assim, a miosina inicia sua função. Então, a miosina entra em um estado de energia mais baixa, onde o sarcômero pode encurtar.

Para quebrar a ponte cruzada e permitir que a ligação da miosina atue novamente no próximo ciclo, é necessária a ligação de outra molécula de ATP à miosina. Ou seja, a molécula de ATP é necessária tanto para a contração quanto para o relaxamento.

Histologia

As seções histológicas do músculo mostram as características anatômicas dos sarcômeros. Os filamentos grossos, compostos de miosina, são visíveis e são representados como a banda A de um sarcômero.

Filamentos finos, compostos de actina, se ligam a uma proteína no disco Z (ou linha Z) chamada alfa-actinina e estão presentes em todo o comprimento da banda I e em uma parte da banda A.

A região onde os filamentos grossos e finos se sobrepõem tem uma aparência densa, pois há pouco espaço entre os filamentos. Esta área onde os filamentos finos e grossos se sobrepõem é muito importante para a contração muscular, pois é o local onde o movimento do filamento começa.

Os filamentos finos não se estendem completamente para as bandas A, deixando uma região central da banda A que contém apenas filamentos grossos. Essa região central da banda A parece um pouco mais leve que o restante da banda A e é chamada zona H.

O centro da zona H tem uma linha vertical chamada linha M, onde proteínas acessórios mantêm os filamentos grossos juntos.

Os principais componentes da histologia de um sarcômero estão resumidos abaixo:

Banda A

Zona de filamentos espessos, composta por proteínas da miosina.

Zona H

Zona central da banda A, sem sobreposição de proteínas de actina quando o músculo está relaxado.

Banda I

Zona de filamentos finos, composta por proteínas de actina (sem miosina).

Discos Z

São os limites entre os sarcômeros adjacentes, formados por proteínas de ligação à actina perpendiculares ao sarcômero.

Linha M

Zona central formada por proteínas acessórias. Eles estão localizados no centro do grosso filamento de miosina, perpendicular ao sarcômero.

Como mencionado anteriormente, a contração ocorre quando filamentos grossos deslizam ao longo de filamentos finos em rápida sucessão para encurtar as miofibrilas. No entanto, uma distinção crucial a ser lembrada é que os próprios miofilamentos não se contraem; É a ação deslizante que lhes dá o poder de encurtar ou prolongar.

Referências

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Quais são as proteínas contráteis de um sarcômero?

Quais são as proteínas que são classificadas como proteínas contráteis?

O que são proteínas contráteis?

Quais são as duas principais proteínas contráteis presentes nas células musculares?