Влияние динамики длины миозиновой нити на движение границ неактивированного саркомера

• Автор: Нагорняк, Екатерина Михайловна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Введение.

1.1. Изменение линейных размеров сократительных белков.

1.1.1. Миозин

1.1.1.1. Структура миозиновой нити.

1.1.1.2. Экспериментальные данные по изменению длины миозина

1.1.1.3. Возможные механизмы дискретного изменения длины миозина.

1.1.2. Актин.

1.1.2.1. Структура актина

1.1.2.2. Экспериментачьные данные об изменении длины актина
1.1.2.3. Возможные механизмы дискретного изменения длины актина. .
1.1.3. Коннектин.
1.1.3.1. Структура коннектина
1.1.3.2. Экспериментальные данные об изменении длины коннектина.2в
1.1.3.3. Возможные механизмы дискретного изменения длины коннектина.
1.2. Дискретное изменение длины мышечной системы на различных уровнях ее организации. Экспериментальные данные
Заключение.
II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
2.1. Препараты.
2.1.1. Препараты толстой нити мышц голубых мидий.
2.1.2. Препараты поясничных мышц кролика.
2.2 Растворы
2.2.1 Растворы для экспериментов с толстыми нитями голубых мидийМ
2.2.2. Растворы для экспериментов с поясниными мышцами кролика. .
2.3. Экспериментальное оборудование.
2.3.1. Установка для экспериментов с нитями миозина.
2.3.2. Установка для экспериментов с поясничными мышцами кролика.
2.4. Протокол эксперимента
2.4.1. Механические испытания одиночных толстых нитей мышц мидий. .
2.4.2. Механические испытания активированных и неактивированных одиночных миофибрилл поясничных мышц кролика.
2.5. Вычисление изменения длины образцов при их деформации
2.6. Вычисление ширины Азоны.
2.7. Определение размера ступеней.
2.7.1. Метод наилучшего приближения.
2.7.2. Автоматическое распознавание ступеней на трассах.
2.8. Статистический анализ
III. ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ДЛИНЫ ОДИНОЧНОЙ МИОЗИНОВОЙ НИТИ
3.1. Упругие свойства толстой нити
3.2. Особенности изменения длины толстой нити.
3.2.1. Особенности изменения длины толстой нити при ее удлинении и укорочении.
3.2.2. Особенности изменения длины толстой нити в зависимости от экспериментального раствора
IV. ИЗМЕНЕНИЕ ШИРИНЫ АЗОНЫ ПРИ ДЕФОРМАЦИИ
НЕАКТИВИРОВАННОЙ МИОФИБРИЛЛЫ.
4.1. Зависимость ширины Азоны от длины саркомера, определенная пороговым методом
4.2. Зависимость ширины Азоны от длины саркомера, определенная методом минимума среднего риска
V. ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ДЛИНЫ ОДИНОЧНОГО
НЕАКТИВИРОВАННОГО САРКОМЕРА
5.1. Особенности изменения длины одиночного саркомера при его удлинении и укорочении.
5.2. Особенности изменения длины одиночного саркомера при различных скоростях его деформации.
5.3. Особенности изменения длины одиночного саркомера в зависимости от его начальной длины
5.4. Особенности изменения длины саркомера в зависимости от его текущей длины.
VI. КОНТРОЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ.
6.1. Динамика изменения длины толстой нити.
6.2. Изменение ширины Азоны при деформации неактивированной миофибриллы
6.3. Особенности изменения длины одиночного неактивированного саркомера
VII. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.
7.1. Особенности изменения длины миозиновой нити
7.1.1. Основные результаты
7.1.2. Возможные объяснения динамики изменения длины миозина
7.1.2.1. Уровень а спирали
7.1.2.2. Уровень миозиновой молекулы
7.1.2.3. Уровень миозиновой нити
7.2. Особенности изменения ширины Азоны при деформации пассивного саркомера.
7.3. Особенности динамики длины пассивного саркомера.
7.3.1. Основные результаты
7.3.2. Возможные объяснения дискретной динамики изменения длины пассивного саркомера.
7.3.3. Пассивные ступени саркомера как проявление динамики длины миозиновой нити
VIII. ВЫВОДЫ.
IX. СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ.
БЛАГОДАРНОСТИ
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической части, 4 экспериментальных глав, обсуждения результатов и выводов, списка цитируемой литературы 2 источника. Работа иллюстрирована рисунками и содержит 9 страниц печатного текста. Введение. Как уже было отмечено, в целом ряде исследований была показана принципиальная возможность изменения длины основных сократительных белков саркомера. Для актина, например, эта возможность выражается в способности к конфермационным изменениям типаспиральлента Подлубная с соавт. Для миозина также было показано, что его длина не постоянная величина. Так, при активном укорочении было обнаружено уменьшение длины толстых нитей на Габелова с соавт. Самосудова с соавт. В современных работах на изолированных миозиновых нитях при их деформации было зафиксировано удлинение миозиновых нитей на для мышц голубых мидий и на для мышц мечехвоста , . Однако остается неясным, какую же роль и значение в обеспечении сократительной функции имеет способность сократительных нитей саркомера в той или иной мере изменять свою длину. Вместе с тем, начиная с х годов стали появляться сведения о возможности шагообразного поведения мышечных систем. Так, например, данные, полученные в лаборатории академика Г. Франка, продемонстрировали дискретный характер процесса сокращения мышцы, объясняемый авторами серией последовательных сокращений толстых протофибрилл Самосудова с соавт. Ступенчатых характер изменения длины в мышечной системе был продемонстрирован экспериментальными данными на различных уровнях организации мышцы на уровне целого волокна . Ниже приведены описание современного состояния вопроса о дискретности мышечного сокращения и анализ возможной роли в этом процессе сократительных белков саркомера. Первый раздел посвящен описанию данных по изменению линейных размеров сократительных белков миозина, актина и коннектина, в связи с чем рассматривается их структура, особенности изменения длины и возможные механизмы этого процесса. Второй раздел освещает вопросы, связанные с экспериментальными данными ряда авторов о дискретном изменении длины мышечной системы на различных уровнях структурной организации. Изменение линейных размеров сократительных белков. Уже было отмечено, что основные сократительные белки саркомера способны изменять свою длину в тех или иных условиях, о чем свидетельствует целый ряд экспериментальных данных, о которых пойдет речь ниже. На основе структурных особенностей были предложены гипотезы механизмов этих процессов, что также освящается в данном разделе. Миозин. Структура миозиновой нити. Миозиновая молекула построена из двух одинаковых длинных полипептидных цепей, каждая из которых содержит примерно по 1
аминокислотных остатков и имеет диаметр около Л и длину А. Около половины каждой цепи имеет вторичную структуру вида аспираль. Две такие спирали закручены одна относительно другой и образуют суперспираль, составляющую стержень молекулы миозина Поглазов, . Длина этой части равна примерно длины всей миозииовой молекулы Антонов с соавт. Остальные фрагменты двух полипептидных цепей скручены на конце миозиновой милекулы в глобулы, которые составляют
головку миозина размером Ах АхА . Определенная часть аминокислот в глобулах включена в аспиральные структурные элементы. Длинный примерно 0 нм аспиральный участок миозиновой молекулы образует хвост молекулы. В головках локализованы АТФазный и актинсвязывающий центры. Район перехода между головками и хвостом является гибким шарниром, еще один шарнир имеется в хвосте молекулы. Поверхность стержня миозиновой нити имеет периодически заряженную поверхность . По данным исследований . Одна толстая нить содержит миозиновых молекул, которые могут объединяться в субфиламенные образования по 4 молекулы миозина в каждом , . Существуют данные об изменении числа субъединиц на поперечном сечении до , которое имеет место при калиевой контрактуре Самосудова с соавт. Толстые же нити моллюсков в сердцевине содержат парамиозин i . Толстая нить представляет собой сложный и упорядоченный комплекс около 0 молекул миозина, имеющих длину 0 нм и толщину 2 нм Рощупкин с соавт.