Cinética de puentes cruzados, cooperatividad y puentes cruzados con tensión negativa en el músculo liso de vertebrados. A laser-flash photolysis study

Se estudiaron los efectos de la liberación fotolítica de ATP por rayo láser desde el ATP enjaulado sobre la rigidez y los transitorios de tensión en el músculo liso de la vena protal de cobayo permeabilizado. Durante el rigor, inducido por la eliminación de ATP de los músculos relajados o en contracción, la rigidez fue mayor que en el músculo relajado, y la microscopía electrónica mostró puentes cruzados unidos a los filamentos de actina en un ángulo de aproximadamente 45 grados. En ausencia de Ca2+, la liberación de ATP (0,1-1 mM) en los músculos en rigor provocó la relajación, con una cinética que indicaba la reinserción cooperativa de algunos puentes cruzados. El fosfato inorgánico (Pi; 20 mM) aceleró la relajación. Se observó una fase rápida de desarrollo de la fuerza, acompañada de una disminución de la rigidez y no afectada por 20 mM de Pi, tras la liberación de ATP en los músculos que se desprendieron en un 0,5-1,0% justo antes del pulso láser. Este incremento de fuerza observado al desprenderse sugiere que los puentes cruzados pueden soportar una tensión negativa. La constante de velocidad de segundo orden para el desprendimiento de los puentes cruzados de rigor por el ATP, en ausencia de Ca2+, se estimó en 0,1-2,5 X 10(5) M-1s-1, lo que indica que esta reacción es demasiado rápida para limitar la velocidad de hidrólisis del ATP durante las contracciones fisiológicas. En presencia de Ca2+, el desarrollo de la fuerza se produjo a una velocidad (0,4 s-1) similar a la del tejido intacto y estimulado eléctricamente. La tasa de desarrollo de la fuerza fue un orden de magnitud más rápida en los músculos que habían sido tiofosforilados con ATP gamma S antes de la liberación fotoquímica de ATP, lo que indica que en condiciones fisiológicas, en los músculos no tiofosforilados, la fosforilación de la cadena ligera, y no las propiedades intrínsecas de los puentes cruzados de actomiosina, limita la tasa de desarrollo de la fuerza. La liberación de ATP o CTP micromolar desde el ATP enjaulado o el CTP enjaulado provocó un desarrollo de fuerza de hasta el 40% de la tensión activa máxima en ausencia de Ca2+, lo que concuerda con la unión cooperativa de los puentes cruzados. La reinserción cooperativa de los puentes cruzados desfosforilados puede contribuir al mantenimiento de la fuerza con un bajo coste energético y bajas tasas de ciclado de los puentes cruzados en el músculo liso.