Особенности строения немышечных сократительных систем. Молекулярный механизм их подвижность (здесь про-эукариотических клеток)

Актуальность. Двигательная активность является фундаментальным свойством всех клеток животных. В специализированных мышечных клетках она проявляется в виде их сократительной активности, а в немышечных клетках – в их пространственном перемещении, или миграции. Эти процессы играют ключевую роль в репарации тканей, ремоделировании, ангиогенезе, иммунном ответе и патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний. Поэтому исследование механизмов регуляции двигательной активности клеток необходимо и актуально как с фундаментальной, так и с прикладной биомедицинской точки зрения. Одним из базовых принципов клеточной подвижности является функционирование миозина II как внутриклеточного молекулярного мотора. Активность «несаркомерных» миозинов немышечных клеток и гладких мышц контролируется фосфорилированием остатка Ser-19 регуляторных легких цепей (РЛЦ). Это фосфорилирование выполняет одновременно две функции: с одной стороны, активируя АТФ-азную (моторную) активность миозина, а с другой - приводя к полимеризации его молекул в филаменты. Обе функции необходимы для образования функционального актомиозина и развития сокращения.

---

Обращайтесь к нам и заказывайте написание реферата по естествознанию. Рассчитаем стоимость работы бесплатно. Скидка 1000 рублей на 1 заказ!

---

. В гладких мышцах миозин II в основном находится в филаментарном состоянии. В связи с этим, фосфорилирование Ser19 РЛЦ реализует в гладкой мускулатуре, главным образом, функцию активации миозинового мотора и сокращения. Напротив, в немышечных клетках, где значительная доля миозина II представлена мономерами, фосфорилирование РЛЦ необходимо не только для активации АТФазной активности миозина, но и для образования его филаментарных структур. Известно, что моторная функция миозина II играет ведущую роль в движении клеток, в то время как значение структурной организации и динамики филаментов немышечного миозина в этом процессе остается неясным. Трудность определения вклада структурной организации миозина II в клеточную подвижность связана с невозможностью разобщения эффектов фосфорилирования РЛЦ на полимеризацию миозина II и активацию его моторной функции. В настоящей работе мы применили два подхода с использованием свойств белка KRP (Kinase Related Protein, телокин), который представляет собой независимо экспрессирующийся только в гладких мышцах С-концевой домен КЛЦМ. Этот белок взаимодействует с гладкомышечным и немышечным миозинами in vitro и подавляет фосфорилирование Ser19 РЛЦ, но вызывает полимеризацию миозина в филаменты (Shirinsky et al., 1993). Используя препараты гладких мышцах мы, во-первых, установили эффект KRP только на моторную функцию миозина. Во-вторых, в системе немышечных клеток мы использовали способность KRP разобщать эффекты фосфорилирования РЛЦ на полимеризацию и моторную активность миозина. Учитывая, что общие принципы сократимости актомиозина одинаковы в гладких мышцах и немышечных клетках, сравнительный анализ двигательных реакций актомиозина в этих двух системах позволил нам вычленить значимость структурной динамики миозина II в клеточной подвижности. Таким образом, данная тема является плохо разработанной, так как в ней существует ряд пробелов. Целью исследования является выяснение механизма функционирования миозина II с использованием двух экспериментальных систем и белка KRP в качестве инструмента для разобщения структурной и моторной составляющих активности миозина. Для достижения цели были поставлены следующие задачи: 1. Исследовать влияние KRP на сократимость скинированных гладкомышечных волокон. 2. Получить линии трансгенных фибробластов, экспрессирующих белок KRP и измерить уровень фосфорилирования и содержание полимерного миозина II в этих клетках. 3. Исследовать двигательный фенотип трансгенных фибробластов. Методы исследования: ПЦР, иммуноболдинг, количественный иммуноболдинг. Объект исследования: немышечная сократительная система. Предмет исследования: особенности строения немышечной системы. Структура работы: работа содержит введение, теоретическую и практические главы, заключение и список использованной литературы.

Выводы: 1. Получены линии трансгенных фибробластов, экспрессирующих KRP в концентрациях, сравнимых с содержанием миозина II. Уровень фосфорилирования РЛЦ миозина в этих клетках снижен в 2 раза по сравнению с контрольными клетками, но содержание полимерного миозина повышено на 20% по сравнению с контрольными клетками. 2. Ингибиторный анализ показывает, что KRP препятствует фосфорилированию РЛЦ миозина II под действием КЛЦМ и, возможно, ZIP-киназы, но не блокирует действия Rho-киназы на фосфорилирование РЛЦ миозина в клетках. 3. KRP ингибирует фосфорилирование РЛЦ миозина и развитие Са -независимого сокращения скинированных гладкомышечных волокон. Фосфорилирование KRP усиливает расслабление волокон, сокращенных в присутствии Са2+. 4. Предлагается, что необходимо изучить С-концевую миозин-связывающую последовательность для внутриклеточного действия KRP, а также выяснить роль данной последовательности для KRP.

1. Бильдюг Н. Б. Роль внеклеточного матрикса в регуляции перестроек сократительного аппарата кардиомиоцитов в культуре. – 2016. 2. Борхвардт В. Г. Мышечное сокращение: новый взгляд на старую проблему //Русский орнитологический журнал. – 2016. – Т. 25. – №. 1250. 3. Зозуля И. С. и др. Мышечно-фасциальная дисфункция, пути ее коррекции //Международный неврологический журнал. – 2014. – №. 4 (66). 4. Козин В. В. IV съезд Европейского Общества Эволюционной Биологии Развития: от Evo-Devo к новому эволюционному синтезу и широкомасштабному сравнительному анализу процессов развития //Онтогенез. – 2013. – Т. 44. – №. 2. – С. 141-141. 5. Логвинова Д. С. Роль" существенных" лёгких цепей миозина в процессе работы миозиновой головки.- 2015. 6. Мозеров С. А. и др. Печатается по решению редакционно-издательской комиссии медицинского института Пензенского государственного университета. – 2016. 7. Мяделец О. Д., Грушин В. Н., Кичигина Т. Н. Гистология, цитология и эмбриология человека в ситуационных задачах. – 2013. 8. Огнева И. В. Биофизические механизмы изменения механических свойств волокон скелетных мышц при опорной разгрузке : дис. – Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2011. 9. Прошина Л. Г. и др. Определение вклада значимых показателей в формирование адаптивных реакций миокарда при экспериментальных воздействиях //Вестник Новгородского государственного университета им. Ярослава Мудрого. – 2013. – Т. 1. – №. 71. 10. Baumann, B.A.J., Taylor, D.W., Huang, Z., Tama, F., Fagnant, P.M., Trybus, K.M., and Taylor, K.A. Phosphorylated smooth muscle heavy meromyosin shows an open conformation linked to activation.//J. Mol. Biol. - 2012. - V.415. -P.274-287. 11. Bollen, M., Peti, W., Ragusa, M.J., and Beullens, M. The extended PP1 toolkit: designed to create specificity.// Trends Biochem. Sci. -2010. - V.35. -P.450-458. 12. Borman, M.A., Freed, T.A., Haystead, T.A.J., and Macdonald, J.A. The role of the calponin homology domain of smoothelin-like 1 (SMTNL1) in myosin phosphatase inhibition and smooth muscle contraction.// Mol. Cell. Biochem. - 2009. - V.327. - P. 93-100. 13. Dippold, R.P., and Fisher, S.A. Myosin phosphatase isoforms as determinants of smooth muscle contractile function and calcium sensitivity of force production.// Microcirculation - 2014. - V.21. - P.239-248. 14. Espinoza-Fonseca, L.M., Colson, B.A., and Thomas, D.D. Effects of pseudophosphorylation mutants on the structural dynamics of smooth muscle myosin regulatory light chain.// Mol. Biosyst. -2014. - V.10. -P.2693-2698. 15. Grassie, M.E., Sutherland, C., Ulke-Lemee, A., Chappellaz, M., Kiss, E., Walsh, M.P., and MaeDonald, J.A. Cross-talk between Rho-assoeiated kinase and cyclic nucleotide-dependent kinase signaling pathways in the regulation of smooth muscle myosin light chain phosphatase.// J. Biol. Chem. - 2015. - V.287. - P.36356-36369. 16. Hannigan, G.E., McDonald, P.C., Walsh, M.P., and Dedhar, S. Integrin-linked kinase: not so "pseudo" after all.//Oncogene - 2011. - V.30. - P.4375^1385.