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CAPÍTULO 6: CITOESQUELETO
Otros componentes de la sarcómera Hay otras proteínas en la sarcómera, que se relacionan con los filamentos gruesos y finos y con las líneas Z (Fig. 6.17): 1. Titina (conectina). Tiene 3000 kDa y representa el 9% de la proteína muscular total. Forma un filamento elástico que conecta el extremo de cada filamento grueso con la línea Z más próxima (Fig. 6.17). Permite que los filamentos gruesos se mantengan centrados en la sarcómera durante la contracción y relajación muscular. En los músculos estriados de muchos invertebrados hay una proteína equivalente a la conectina, pero de menor peso molecular, en algunos músculos esta proteína es de unos 1200 kDa y se conoce como proyectina; en otros tiene unos 700 kDa y se ha denominado twitchina. 2. Nebulina. Tiene 700 kDa y constituye el 4% de la proteína muscular. Es una secuencia repetitiva de 35 aminoácidos dispuesta a lo largo de la banda I, paralelamente a los filamentos delgados. No se conecta con los filamentos gruesos y es totalmente recta. Se supone que controla la longitud y organización de los filamentos de actina (Fig. 6.17). 3. Miomesina. Tiene un peso molecular de 165 kDa y representa el 2% de la proteína muscular. Situada en el centro de la línea M, forma cortos filamentos dispuestos transversalmente, a modo de puentes, que unen cada filamento de miosina con los seis adyacentes y pueden observarse con el microscopio electrónico (Fig. 6.17). 4. Proteína C. Tiene 140 kDa y constituye el 1% de la proteína muscular. Se dispone sobre los filamentos gruesos, en intervalos de 43 nm, a ambos lados de la línea M (siete a cada lado). Su función es desconocida. 5. Distrofina. Tiene 400 kDa. Es una proteína filamentosa, con una secuencia similar a la de la actinina α. Forma dímeros que unen las miofibrillas (por los filamentos de actina) a proteínas transmembranosas de la membrana plasmática, las cuales, a su vez, se unen a la matriz extracelular. Su ausencia causa la distrofia muscular de Duchenne. En la sarcómera hay también filamentos intermedios de desmina y vimentina, de los que se tratará más adelante (véase páginas 267 y 269).
CONTRACCIÓN MUSCULAR Aunque la fisiología de la contracción muscular forma parte del estudio del músculo estriado, es indispensable una breve descripción de la mecánica de esta contracción para entender la función de la interacción de los miofilamentos en la sarcómera. Debido a la estimulación nerviosa sobre la célula muscular, el calcio es liberado del retículo endoplasmático liso (denominado retículo sarcoplásmico en el músculo), y la concentración citosólica de este ion pasa de 10-7 M a 10-5 M. Los iones Ca2+ liberados entran en contacto
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con los miofilamentos y se unen a la troponina C, lo que provoca un cambio en la configuración de las troponinas. La troponina T desplaza a la tropomiosina, a la que está unida; y la troponina I libera el bloqueo de los sitios de unión de la actina con la miosina. Para que esta unión se produzca deben flexionarse las moléculas de miosina por la articulación entre ambas meromiosinas (la ligera y la pesada). La meromiosina pesada se levanta y las cabezas de miosina se unen a la actina en el punto más cercano. Al continuar la flexión, las cabezas tiran de los filamentos de actina, acercándolos hacia la línea M (Fig. 6.18). Como las cabezas de cada mitad del miofilamento grueso se orientan en sentidos opuestos, los miofilamentos delgados tienden a coincidir en el centro de la sarcómera (Fig. 6.17). Este proceso requiere la hidrólisis del ATP por la miosina, y debe repetirse varias veces hasta que la sarcómera quede completamente contraída. El deslizamiento producido en el filamento fino por una sola cabeza de miosina (unos 12 nm) es insuficiente para situar a esta cabeza en disposición de interactuar con otro monómero del filamento de actina que tenga la misma posición (cada vuelta del helicoide de la actina es de 36.5 nm). Este espacio es salvado gracias a la actividad cooperativa de otros filamentos gruesos adyacentes: como cada filamento de actina está relacionado con tres filamentos gruesos, la actuación sucesiva de estos tres filamentos supone un desplazamiento de unos 36 nm, distancia que coincide con el período de la hélice mencionado. Dado que en total debe cubrirse una distancia de unos 0.2 µm (200 nm) en cada mitad de la sarcómera, se producen hasta 5 ó 6 (200/36.5 = 5.47) conexiones-desconexiones actina-miosina por cabeza de miosina. La velocidad es de 60 µm/s.
MIOFILAMENTOS DEL MÚSCULO LISO La organización de los miofilamentos en el músculo liso no es tan clara como en el músculo estriado, ya que no se perciben las sarcómeras, aunque son igualmente abundantes. Hay miofilamentos de actina y de miosina (Figs. 6.19 y 6.20.A). La proporción filamentos de actina/filamentos de miosina, medida en cortes transversales, es mucho mayor que en el músculo estriado y difiere de unos músculos lisos a otros; en los mamíferos varía entre 15/1 y 40/1. Pero estos datos no permiten extraer conclusiones acerca de la proporción real de filamentos de cada tipo por célula entera, puesto que no se conoce la longitud de ambos tipos de filamentos en el músculo liso. Hay también filamentos intermedios (desmina y algo de vimentina) de 10 nm de espesor. Los miofilamentos de actina tienen 6 nm de espesor, como los del músculo estriado, pero no tienen una longitud definida; generalmente son mucho más largos que los del músculo estriado. La actina es principalmente del tipo α y presenta dos variedades que son exclusivas del músculo liso (una del músculo liso vascular y otra de los demás tipos). Además, hay actinas β y γ.