Журнал наномедицинских и биотерапевтических открытий
Открытый доступ

Абстрактный

Наномедицина и доставка лекарств: электронно-микроскопическая визуализация и регистрация восстановления головки миозина и силовых ударов в гидратированных миозиновых нитях с использованием газовой климатической камеры - Харуо Суги - Университет Тейкё, Япония

Харуо Суги

Хотя прошло более 50 лет с момента монументального открытия механизма скользящих нитей при сокращении мышц, молекулярный механизм движения головки миозина в сочетании с гидролизом АТФ все еще остается предметом споров и спекуляций. Наиболее простым способом изучения движения головки миозина, вызывающего скольжение миофиламентов, может быть прямая регистрация движения головки миозина, вызванного АТФ, в гидратированных живых миозиновых нитях с использованием газовой экологической камеры (EC), прикрепленной к электронному микроскопу. Хотя EC уже давно используется материаловедами для наблюдения за химической реакцией неорганических соединений in situ, мы являемся единственной группой, успешно использующей EC для регистрации движения головки миозина в живых миозиновых нитях. Мы позиционируем-маркируем отдельные головки миозина, прикрепляя золотые частицы (диаметром 20 нм) с помощью трех различных моноклональных антител, прикрепляясь к: дистальной области каталитического домена головки миозина (CAD); в домене преобразователя головки миозина (COD) и в домене рычага головки миозина (LD). Во-первых, мы записали движение головки миозина, вызванное АТФ, в отсутствие актиновых нитей и обнаружили, что головки миозина отошли от центральной голой области миозиновых нитей. Это открытие представляет собой первую прямую электронно-микроскопическую запись хода восстановления головки миозина в условиях, при которых головки миозина двигаются почти свободно со средней амплитудой ~7 нм. После многих усилий нам удалось зарегистрировать в 2015 году силовой ход головки миозина, вызванный АТФ, в смеси актин-миозиновых нитей. Поскольку только ограниченная часть головок миозина может быть активирована ограниченным количеством примененного АТФ, головки миозина движутся только путем растяжения соседних структур саркомера, т. е. в номинально изометрическом состоянии. Головка миозина CAD не двигалась параллельно оси филамента при стандартной ионной силе, в то время как она двигалась параллельно оси филамента при низкой ионной силе, в соответствии с нашими физиологическими экспериментами на отдельных мышечных волокнах. Эти результаты показывают, что движение головки миозина не обязательно подчиняется предсказаниям гипотезы качающегося рычага, представленной в каждом учебнике