Jak vápník způsobuje práci myozinu Podrobný náčrt mechanismu, při kterém se vápník naváže na troponin C a způsobí tak práci myozinu. Svalová kontrakce.

Nakreslím pro vás srdce. Trochu si ho přiblížíme a podíváme se, co se přesně děje jak v srdeční stěně, tak i více v hloubce. Tak tedy začněme se srdeční stěnou. Co byste viděli, kdybyste si ji přiblížili? Mohli byste vidět srdeční buňky. A tento typ srdečních buněk se takto rozvětvuje. A vy si pamatujete, že srdeční buňky kromě toho, že se rozvětvují, vypadají velmi odlišně. Někdy mají jedno, ale někdy mohou mít i dvě jádra. Přiblížíme si tuto srdeční buňku ještě víc. Co bychom viděli, kdybychom se podívali ještě dál? Víte, že je mnoho a mnoho proteinů uvnitř srdečních buněk, a ty, na které jsme se většinou zaměřovali, byli aktin a myozin. To jsou klasické buněčné proteiny, díky kterým může probíhat svalový stah. Takže by to mohlo vypadat asi takhle, s aktinovými vlákny trochu rozestoupenými od sebe. Tohle je aktin. A mezi aktinem máme myozin. Že? Takže máme tenhle fialový myozin. A vypadá asi takhle, s malými myozinovými hlavicemi. A je jich tam několik na obou stranách. A tento myozin bude navázaný na stěnu, že? Tuhle stěnu na konci. Nakreslím to navázání zelenou, nějak takhle. A toto je titin. Titin je protein, který zabraňuje myozinu "odplout" pryč. A co vás asi napadne.... Že myozin a aktin se na sebe vážou. Říkáme tomu spojení aktin-myozin, můžete zaslechnout i jiné termíny, ale v zásadě spolu ti dva reagují. A co chce myozin udělat, je posunout se tímto směrem. Chce se navázat na aktin a trhnout s ním tímto směrem. Ve skutečnosti se všechny myozinové hlavice budou chovat stejně, chtějí posunout aktin stejným směrem. A na druhé straně zase trhne aktinem v opačném směru. Směrem ke středu. Co všechno se musí stát, aby tohle mohlo fungovat? Tyhle útvary na koncích nazýváme Z-disky. Možná jste slyšeli termín Z-linie, protože to vypadá jako linie pod mikroskopem. Ale když to přiblížíte, uvidíte v podstatě disk proteinů, ano? Takže tyhle Z-disky, pokud aktin a myozin tahají jeden druhého tak, jak by měli, budou vtaženy dovnitř. Téměř to připomíná stěnu, která je táhnuta směrem ke středu. Můžeme to vidět i takto. Můžete si představit aktin jako provaz, který visí z tohoto konce Z-disku. A myozin doslova drží provaz v rukou a táhne za Z-disk. Ve skutečnosti to ta spousta myozionových hlavic dělá v jeden okamžik. Unisono. Proto jsou tedy tyto disky posouvány do středu. A když jsou posouvány ke středu, říkáme tomu doslova "kontrakce" buňky. Buněčný stah. A tyto aktinové provazy, pokud se vám líbí tato představa, nebudou rozseknuty nebo smrsknuty, budou mít pořád stejnou délku. Ale tyto Z-disky jsou posouvány blíže k sobě. Nakonec to vypadá tedy tak, že vše v obrázku je jakoby nahuštěné, protože myozin všechno přitáhnul do středu. Takže to je buněčný stah. Přiblížíme si to ještě více, tento bílý obdelník si zvětšíme. Začnu tím, že nakreslím aktin, který vypadá asi takto. A budu se snažit to nakreslit důsedně, abyste dobře viděli, co se stane dál. Takže máme aktin a myozin. A myozin budu orientovat stejným směrem jako aktin. Bude vypadat nějak takto. Řekněme, že tady je jedna hlavice. A tady máme druhou hlavici. Samozřejmě, že náš myozin bude pokračovat oběma směry, ale většina ho bude v tomto směru. Takže máme aktin a myozin, čímž jsme nakreslili to, co jsme nakreslili i na předchozím obrázku, ale my víme, že na aktinu se nachází místa pro navázání myozinu tvořená tropomyozinem. Tropomyozin se proplétá aktinem nějak takto. A v podstatě se nachází na všech vazebných místech pro myozin. Je tu ale ještě jeden protein. Mluvili jsme o tom, že je tu další protein zvaný troponin. A troponin se nachází v podstatě na stejných místech, nakreslím ho takhle. Možná se tážete: "Proč kreslí troponin na tři části? Proč je tu jedna část ve tvaru půlměsíce a dvě malá kolečka?" Troponin, přestože jsme předtím mluvili o troponinu jako o jednom proteinu, je známější spíše pod pojmem "troponinový komplex". Je to ve skutečnosti soubor tří proteinů. Tady je troponin C. Tady I a T. Jestli to není jasné, napíšu to sem na stranu. Troponin C, troponin I a troponin T. A žlutou je zakreslen tropomyozin. Takže teď náš obrázek vypadá poněkud přesněji, že? Takže teď se nám tu dějí všechny tyhle věci, tropomyozin se dostává do cesty naší myozinové hlavici. Co způsobí, že se troponinový komplex odkloní? Co uvolní místo naší myozinové hlavici? No, my víme, že to bude vápník. Nakreslím vápník tady, jak se váže na... Kterou část troponinového komplexu? Na troponin C. C jako calcium (vápník, Ca). Takže troponin C naváže vápník. A jakmile to udělá, jakmile se sem dostane vápník, odstraní tropomyozin z cesty. Takže, nyní je tropomyozin, nakreslím to jako zelené šipky, odstraněn z cesty a myozinová hlavice je šťastná, protože se konečně může navázat na aktin. Když není vápník, jak můžete vidět tady napravo... Vápník se nenaváže na troponin. Takže tropomyozin není odstraněn z cesty, překáží tam. A myozin bude smutný, protože se nemůže navázat na aktin. Teď tedy můžete vidět z pohledu myozinu, že je pro něj ideální, když je kolem vápník. Protože to znamená, že může pracovat. Teď tu udělám ještě trochu místa a představím jeden poslední bod. Pokude považujeme za šťastnou myozinovou hlavici tu, která koná práci, pokud na to nahlížíme takto, připomíná to trochu něco jako získání práce. Každý je šťastný, když dostane práci, když je zaměstnaný. A myozinové hlavice se nijak neliší, chtějí být zaměstnané. A jak zaměstnáte myozinové hlavice? Jak pro ně vytvoříte více pracovních míst? Existují v podstatě dvě strategie, jak zvýšit to, čemu říkáme inotropie, jednoduše zvýšení počtu pracujících myozinových hlavic. Takže dvě strategie, projedeme jednu po druhé. Takže jaká bude první strategie? Můžeme ovlivnit množství vápníku. Mohli bychom zvýšit koncentraci vápníku. To by byla jedna strategie. Druhá strategie se týká troponinu C. Pamatujte, troponin C je část troponinového komplexu, která váže vápník. Mohli byste přinutit troponin C, aby byl citlivější na vápník. Dám to do uvozovek. Protože co myslím tím "citlivější"? V zásadě to znamená, že troponin C může změnit svůj tvar nebo konformaci, aby mohl navázat snadněji přítomný vápník. Takže naváže vápník snadněji. Ale chtěl jsem nadhodit to slovo "citlivý", protože občas můžete to slovo vidět a mohli byste se zajímat, co to vlastně znamená. Tedy znamená to navázat snadněji vápník. Takže tohle jsou dvě základní strategie. Můžete si představit situaci, kdy využijete jednu strategii, zvýšíte koncentraci vápníku, ale ponecháte citlivost troponinu C stejnou. Neměníte, jak snadno se bude navazovat vápník. A celkový efekt bude, že bude pracovat více myozinových hlavic! Takže pracuje víc myozinových hlavic. To by byl celkový účinek. A mohli byste to převrátit. Mohli byste říct... Možná, že máme stejné množství vápníku, vůbec nezvýšíme koncentraci vápníku, ale přimějeme troponin C, aby navázal vápník, který je okolo, pohotověji. Nebo snadněji. V tomto případě také přimějete pracovat více myozinových hlavic. Ať už použijete jednu či druhou strategii, dosáhnete toho, že bude pracovat více myozinových hlavic. A to jsou ony dvě základní strategie inotropie.