Cross-bridge kinetics, cooperativity, and negatively strained cross-bridges in vertebrate smooth muscle. Uno studio di fotolisi laser-flash

Gli effetti del rilascio fotolitico laser-flash di ATP da ATP ingabbiato sulla rigidità e sui transienti di tensione sono stati studiati nel muscolo liscio della vena protale di cavia permeabilizzato. Durante il rigore, indotto dalla rimozione di ATP dai muscoli rilassati o in contrazione, la rigidità era maggiore che nel muscolo rilassato, e la microscopia elettronica ha mostrato ponti incrociati attaccati ai filamenti di actina con un angolo di circa 45 gradi. In assenza di Ca2+, la liberazione di ATP (0.1-1 mM) nei muscoli in rigor ha causato il rilassamento, con una cinetica che indica il riattacco cooperativo di alcuni ponti incrociati. Il fosfato inorganico (Pi; 20 mM) ha accelerato il rilassamento. Una rapida fase di sviluppo della forza, accompagnata da un declino della rigidità e non influenzata dal Pi 20 mM, è stata osservata sulla liberazione di ATP nei muscoli che sono stati rilasciati da 0.5-1.0% appena prima dell’impulso laser. Questo incremento di forza osservato al momento del distacco suggerisce che i ponti incrociati possono sopportare una tensione negativa. La costante di tasso del secondo ordine per il distacco dei ponti trasversali di rigore dall’ATP, in assenza di Ca2+, è stata stimata essere 0,1-2,5 X 10(5) M-1s-1, il che indica che questa reazione è troppo veloce per limitare il tasso di idrolisi dell’ATP durante le contrazioni fisiologiche. In presenza di Ca2+, lo sviluppo della forza si è verificato ad un tasso (0,4 s-1) simile a quello del tessuto intatto, stimolato elettricamente. Il tasso di sviluppo della forza era un ordine di grandezza più veloce nei muscoli che erano stati tiofosforilati con ATP gamma S prima della liberazione fotochimica di ATP, il che indica che in condizioni fisiologiche, nei muscoli non tiofosforilati, la fosforilazione della catena luminosa, piuttosto che le proprietà intrinseche dei ponti incrociati dell’actomiosina, limita il tasso di sviluppo della forza. Il rilascio di ATP micromolare o CTP da ATP ingabbiato o CTP ingabbiato ha causato lo sviluppo della forza fino al 40% della tensione massima attiva in assenza di Ca2+, coerente con l’attacco cooperativo dei ponti incrociati. Il riattacco cooperativo dei ponti incrociati defosforilati può contribuire al mantenimento della forza a basso costo energetico e a bassi tassi di ciclaggio dei ponti incrociati nel muscolo liscio.