Kinetyka mostków krzyżowych, kooperatywność i ujemnie napięte mostki krzyżowe w mięśniach gładkich kręgowców. A laser-flash photolysis study

Wpływ laser-flash fotolitycznego uwalniania ATP z klatkowego ATP na sztywność i transienty napięcia były badane w permeabilizowanym mięśniu gładkim żyły głównej świnki morskiej. Podczas rigor, indukowanego przez usunięcie ATP z rozluźnionych lub kurczących się mięśni, sztywność była większa niż w mięśniu rozluźnionym, a mikroskopia elektronowa wykazała mostki poprzeczne dołączone do filamentów aktynowych pod kątem około 45 stopni. W nieobecności Ca2+, uwolnienie ATP (0.1-1 mM) do mięśni w rigor powodowało relaksację, z kinetyką wskazującą na kooperatywne ponowne przyłączenie niektórych mostków poprzecznych. Fosforan nieorganiczny (Pi; 20 mM) przyspieszał relaksację. Gwałtowna faza rozwoju siły, której towarzyszył spadek sztywności i na którą nie miało wpływu 20 mM Pi, została zaobserwowana po uwolnieniu ATP w mięśniach, które zostały uwolnione o 0,5-1,0% tuż przed impulsem lasera. Ten przyrost siły obserwowany po oderwaniu sugeruje, że mostki poprzeczne mogą znosić ujemne napięcie. Stała szybkości drugiego rzędu dla odrywania mostków poprzecznych rigor przez ATP, przy braku Ca2+, została oszacowana na 0,1-2,5 X 10(5) M-1s-1, co wskazuje, że reakcja ta jest zbyt szybka, aby ograniczyć szybkość hydrolizy ATP podczas fizjologicznych skurczów. W obecności Ca2+ rozwój siły następował z szybkością (0,4 s-1) podobną do tej, jaką obserwowano w nieuszkodzonej, stymulowanej elektrycznie tkance. Tempo rozwoju siły było o rząd wielkości szybsze w mięśniach poddanych tiofosforylacji z użyciem ATP gamma S przed fotochemicznym uwolnieniem ATP, co wskazuje, że w warunkach fizjologicznych, w mięśniach nie poddanych tiofosforylacji, tempo rozwoju siły ogranicza fosforylacja łańcucha lekkiego, a nie wewnętrzne właściwości krzyżowych mostków aktomiozynowych. Uwolnienie mikromolarnego ATP lub CTP z klatkowanego ATP lub klatkowanego CTP powodowało rozwój siły do 40% maksymalnego aktywnego napięcia przy braku Ca2+, co jest zgodne z kooperatywnym przyłączaniem mostków poprzecznych. Kooperatywne ponowne przyłączenie zdeposforylowanych mostków krzyżowych może przyczynić się do utrzymania siły przy niskim koszcie energetycznym i niskich prędkościach cyklicznych mostków krzyżowych w mięśniach gładkich.