Myosin behoort tot de motor eiwitten en is onder meer verantwoordelijk voor de processen die betrokken zijn bij spiercontractie. Er zijn verschillende soorten myosinen, die allemaal deelnemen aan transportprocessen van celorganellen of aan verplaatsingen binnen het cytoskelet. Structurele afwijkingen in de moleculaire structuur van myosine kunnen onder bepaalde omstandigheden de oorzaak zijn van spierziekten.
Wat is myosine?
Myosine is, samen met dyneïne en kinesine, een van de motoren eiwitten verantwoordelijk voor de processen van celbeweging en transport binnen de cel. In tegenstelling tot de andere twee motoren eiwitten, myosine functioneert alleen in combinatie met actine. Actine is op zijn beurt een onderdeel van het cytoskelet van de eukaryote cel. Het is dus verantwoordelijk voor de structuur en stabiliteit van de cel. Bovendien vormt actine, samen met myosine en twee andere structurele eiwitten, de feitelijke contractiele structurele eenheid van de spier. Tweederde van de contractiele eiwitten van de spier zijn myosinen en een derde is actine. Myosines zijn echter niet alleen aanwezig in spiercellen, maar ook in alle andere eukaryote cellen. Dit geldt zowel voor eencellige eukaryoten als voor planten- en dierencellen. De microfilamenten (actinefilamenten) zijn betrokken bij de montage van het cytoskelet in alle cellen en regelen samen met myosine protoplasmatische stromen.
Anatomie en structuur
Myosins kunnen worden onderverdeeld in verschillende klassen en subklassen. Momenteel zijn er meer dan 18 verschillende klassen bekend, waarvan de klassen I, II en V de belangrijkste zijn. De myosine gevonden in spiervezel heet conventionele myosine en behoort tot klasse II. De structuur van alle myosines is vergelijkbaar. Ze bestaan allemaal uit een hoofd deel (myosinekop), a nek deel en een staartdeel. Hier bestaan de myosinefilamenten van skeletspieren uit ongeveer 200 myosine II moleculen, elk met een molecuulgewicht van 500 kDa. De hoofd een deel is genetisch erg conservatief. De indeling in structuurklassen wordt voornamelijk bepaald door de genetische variabiliteit van het staartdeel. De hoofd deel bindt aan het actinemolecuul, terwijl de nek onderdeel fungeert als een scharnier. De staartdelen van verschillende myosine moleculen cluster samen om filamenten (bundels) te vormen. Het myosine II-molecuul bestaat uit twee zware ketens en vier lichte ketens. De twee zware ketens vormen een zogenaamd dimeer. De langste van de twee kettingen heeft een alfa-helixstructuur en is samengesteld uit 1300 aminozuren De kortere ketting bestaat uit 800 aminozuren en vertegenwoordigt het zogenaamde motordomein. Het vormt het hoofdgedeelte van het molecuul, dat verantwoordelijk is voor de bewegingen en transportprocessen. De vier lichte kettingen zijn verbonden met het hoofd en nek onderdeel van de zware ketens. De lichte ketens verder van het hoofd worden regulerende ketens genoemd en de lichte ketens nabij het hoofd worden essentiële ketens genoemd. Ze hebben een hoge affiniteit voor calcium en kan dus de beweeglijkheid van het nekgedeelte regelen.
Functie en rollen
De belangrijkste functie van alle myosinen is het transporteren van celorganellen en het uitvoeren van verplaatsingen binnen het cytoskelet in eukaryote cellen. In dit proces wordt de conventionele myosine II moleculen, samen met actine en de eiwitten tropomyosine en troponine, zijn verantwoordelijk voor spiercontractie. Daartoe wordt myosine eerst met behulp van het proteïne titine in de Z-schijven van het sacomeer geïntegreerd. Zes titinefilamenten fixeren hiervoor een myosinefilament. In het sacomeer vormt een myosinefilament ongeveer 100 dwarsverbindingen naar de zijkanten. Afhankelijk van de structuur van de myosinemoleculen en de inhoud van myoglobinekunnen verschillende vormen van spiervezels worden onderscheiden. Binnen het sacomeer vindt spiercontractie plaats door de beweging van myosine in de cross-bridge-cyclus. Ten eerste is de myosinekop stevig vastgemaakt aan het actinemolecuul. Vervolgens wordt ATP aan ADP gekliefd en de vrijgekomen energie leidt tot de spanning van de myosinekop. Tegelijkertijd zorgen de lichte ketens voor een toename van calcium ionen. Dit zorgt ervoor dat de myosinekop zich hecht aan een aangrenzend actinemolecuul als gevolg van een conformatieverandering. Als de oude binding is losgelaten, wordt de spanning nu omgezet in mechanische energie door middel van een zogenaamde kracht beroerte De beweging is vergelijkbaar met een riem beroerte Daarbij kantelt de myosinekop van 90 graden tot tussen 40 en 50 graden. Het resultaat is een spierbeweging: tijdens spiercontractie wordt alleen de lengte van de sacomeer verkort, terwijl de lengte van actine- en myosinefilamenten hetzelfde blijft. De ATP-toevoer in de spier duurt slechts ongeveer drie seconden. Door af te breken glucose en vet wordt ATP weer gemaakt uit ADP, zodat chemische energie verder kan worden omgezet in mechanische energie.
Ziekten
Structurele veranderingen in myosine veroorzaakt door mutaties kunnen dat wel leiden voor spierziekten. Een voorbeeld van een dergelijke ziekte is familiaire hypertrofie cardiomyopathie Familiale hypertrofische cardiomyopathie is een erfelijke ziekte die op autosomaal dominante wijze wordt overgeërfd. De ziekte wordt gekenmerkt door verdikking van de linker hartkamer van de hart- zonder dilatatie. Het komt relatief vaak voor hart- ziekte met een prevalentie van 0.2 procent in de algemene bevolking. Deze ziekte wordt veroorzaakt door mutaties die leiden op structurele veranderingen in betamyosine en alphatropomyosine. Dit betreft niet één, maar meerdere puntmutaties van de eiwitten die betrokken zijn bij de constructie van het sacomeer. De meeste mutaties bevinden zich op chromosoom 14. Pathologisch manifesteert de ziekte zich door een verdikking van de spieren in de linker hartkamer Deze asymmetrie in myocarddikte kan leiden tot cardiovasculaire symptomen, waaronder aritmieën, kortademigheid, duizeligheid, verlies van bewustzijn, en angina borstspier. Hoewel veel patiënten weinig of geen verminderde hartfunctie hebben, progressief hart- onder bepaalde omstandigheden kan een storing optreden.
