Измерение механических и кинетических характеристик изолированных молекул сердечного миозина с помощью оптической ловушки
Изучение свойств одиночных молекул изоформ сердечного миозина с помощью оптической ловушки. Отклонения микросферы из центрального положения при присоединениях молекулы миозина к актиновой нити. Распределение длительностей событий для сердечных изоформ.
| Рубрика | Медицина |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.11.2018 |
| Размер файла | 212,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Измерение механических и кинетических характеристик изолированных молекул сердечного миозина с помощью оптической ловушки
С.Р. Набиев и С.Ю. Бершицкий Институт иммунологии и физиологии УрО РАН
Миозин - это молекулярный биологический мотор, совершающий механическую работу за счет химической энергии гидролиза АТФ. Мышечный миозин II является димером и обеспечивает сокращение скелетных, сердечной и гладких мышц. Каждый мономер миозина состоит из одной тяжелой и двух легких цепей [1]. Каждая тяжелая цепь содержит глобулярный каталитический, или моторный, домен, который и обеспечивает моторную функцию белка.
В сердечной мышце имеется две изоформы миозина, отличающиеся разными типами тяжелых цепей (ТЦ): -ТЦ и -ТЦ [2]. Соотношение этих изоформ зависит от вида, возраста и гормонального состояния животного [3-4]. У мелких взрослых млекопитающих (крыса, мышь) превалирует быстрая изоформа миозина - -ТЦ, называемая мышечным миозином V1. Мышечный миозин V3 - гомодимер -ТЦ, или медленный миозин, преобладает у крупных млекопитающих [5], в том числе и у человека [6].
При большинстве сердечных патологий, вызванных перегрузкой давлением или объемом сердца, обнаруживается сдвиг в составе изоформ миозина [7]. Функциональные свойства сердечных изоформ миозина исследовались, главным образом, на сердечной ткани грызунов. Например, было найдено, что актин-активируемая ATPазная активность V1, выделенного из левого желудочка крысы или кролика, в 2-3 раза выше, чем у V3 [8]. В экспериментах на искусственной подвижной системе (in vitro motility assay) было показано, что скорость ненагруженного движения актиновой нити по поверхности, покрытой изомиозином V1 в 2-3 раза большей, чем для изомиозина V3 [9-10]. Различия в средней изометрической силе между двумя изоформами миозина зависят от вида животных: так у крыс сила, развиваемая этими изоформами, была одинаковой [11], а у кроликов миозин V3 развивает силу в два раза большую, чем миозин V1[10].
Для исследования функциональных свойств одиночных молекул изоформ сердечного миозина мы использовали метод оптической ловушки [12-15]. Схема эксперимента показана на рис. 1.
Рис. 1. Концы нити актина длиной в несколько микрон крепятся к 1 мкм полистироловым шарикам, которые удерживаются двумя лучами ИК лазера вблизи покрытой миозином поверхности проточной камеры с фиксированными на ней стеклянными шариками диаметром 2 мкм, образующими пьедесталы на поверхности [13].
Чистые изоформы сердечных изомиозинов V1 и V3 получали из левых желудочков сердец гипер- и гипотиреоидных кроликов. Миокард левого желудочка гипертиреоидных кроликов содержит преимущественно изоформу миозина V1, гипотиреоидных - изоформу V3. Для получения чистых изоформ сердечных миозинов кролики подвергались медикаментозной обработке [16]. Использовались стандартные методики получения и хранения сократительных белков [17]. Чистоту изоформ проверяли гель-электрофорезом.
В экспериментах на оптической ловушке концентрация миозина, загружаемого в экспериментальную ячейку была 3-6 мкг/мл. Все экспериментальные записи получены при концентрации АТФ 5 мкМ. Пример экспериментальной записи показан на рис. 2.
Были измерены «рабочие шаги» двух изоформ сердечного миозина (рис. 3), а также его кинетические параметры: среднее время, которое изоформы проводят в присоединенном к актину состоянии (рис. 4), а также средняя вероятность пребывания молекулы миозина в присоединенном к актину состоянии.
Рис. 2. Пример экспериментальной записи отклонений микросферы из центрального положения при кратковременных присоединениях молекулы миозина к актиновой нити. Сигнал записан с частотой 5 кГц.
Рис. 3 Сравнение среднего рабочего шага изоформ сердечного миозина. Шаг для изоформы V1 составил 8±4 нм, для изоформы V3 - 10±2 нм.
Среднюю вероятность пребывания молекулы миозина присоединённом к актину состоянии определяли как отношение суммарного времени присоединённого состояния в течение одной записи, к длительности всей записи. Для изоформы V1 средняя вероятность составила 6.9±2.5%, а для изоформы V3 - 10.6±3.9%.
Рис. 4 Распределение длительностей событий (присоединенное состояние миозина) для сердечных изоформ миозина. Среднее время нахождения миозина в присоединенном состоянии определяют как обратный показатель экспоненциального распределения. Среднее время присоединенного состояния для изоформы миозина V1 составило 46.2±11 мс, а для изоформы V3 58.6±12 мс.
Достоверные отличия были обнаружены только в средней длительности событий, то есть, в среднем времени пребывания молекулы миозина в присоединённом к актиновой нити состоянии. Изоформа V1 находится в этом состоянии меньше времени, чем изоформа V3, что согласуется с данными по измерению скорости движения актиновых нитей по этим изоформам миозина в in vitro экспериментах.
сердечный миозин молекула ловушка
Список литературы
1. Weeds A.G. and Lowey S. (1971). J. Mol. Biol. 61: 701--725.
2. Hoh J.F.Y., Yeoh G.P.S., Thomas M.A.W. and Higgenbottom L. (1979). FEBS Lett. 97: 330--334.
3. Everett A., Sinha A., Umeda P., Jakovcic S., Rabinowitz M., Zak R. (1984). Biochemistry 23: 1596--1599.
4. Lompre A.M., Nadal-Ginard B., Mahdavi V. (1984). J. Biol. Chem. 259: 6437--6446.
5. Hamilton N. and Ianuzzo C.D. (1991). Mol. Cell. Biochem. 106: 133--141.
6. Mercadier J.J., Bouveret P., Gorza L., Schiaffino S., Clark W.A., Zak R., Swynghedauw B. and Schwartz K. (1983). Circ. Res. 53: 52--62.
7. Litten R.Z., Martin B.J., Low R.B. Alpert N.R. (1982). Circ. Res. 50: 856-864.
8. Pope B., Hoh J.F.Y. and Weeds A. (1980). FEBS Lett. 118: 205--208.
9. Sata M., Sugiura S., Yamashita H., Momomura, S., Serizawa, T. (1993). Circ. Res. 73: 696-704.
10. VanBuren, P., Harris, D.E., Norman, R.A., Warshaw, D.M. (1995). Circ. Res. 77: 439-444.
11. Malmqvist U.P., Aronsham A., Lowey S. (2004). Biochemistry 43: 15058-15065
12. Ashkin A. (1970). Phys. Rev. Lett. 24:156-159.
13. Finer J.T., Simmons R.M., Spudich J.A. (1994). Nature 368:113-118.
14. Svoboda K., Block S.M. (1994). Cell 77:773-784.
15. Набиев С.Р., Д.А. Овсянников, Б.Ю. Бершицкий, С.Ю. Бершицкий. (2008). Оптическая ловушка как инструмент для исследования моторных белков. Биофизика, 53.6, с.929-935.
16. Никитина Л.В., Копылова Г.В., Щепкин Д.В., Кацнельсон Л.Б. (2008). Биохимия 73:178-184.
17. Margossian S.S., Lowey S. (1982) Meth. Enzymol., 85: 55-71.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Описание метода регистрации электрической активности, распространяющейся по сердцу в течение сердечного цикла. Изучение состава современного кардиографа. Анализ сердечного ритма и проводимости. Определение источника возбуждения, электрической оси сердца.
презентация [1,0 M], добавлен 08.12.2013Причины нарушений сердечного ритма. Органические и функциональные причины аритмий. Применение антиаритмических препаратов как способ лечения аритмий. Критерии проаритмического эффекта. Методы устранения пароксизмальных наджелудочковых тахикардий.
презентация [12,4 M], добавлен 10.12.2015Жалобы больного при поступлении в стационар. Обследование органов и систем, данные лабораторных и инструментальных исследований. Постановка диагноза: нарушение сердечного ритма, экстрасистолия. Терапевтические мероприятия, план лечения в стационаре.
история болезни [24,1 K], добавлен 07.11.2012Нарушения сердечного ритма в структуре детской кардиологической заболеваемости и причин летальности. Периоды риска развития аритмий у детей, кардиальные и экстракардиальные причины. Методы обследования детей, медикаментозная терапия, диспансеризация.
реферат [32,8 K], добавлен 31.03.2019Графическая регистрация электрических процессов, возникающих при деятельности сердца, с применением электрокардиографии. Подготовка к съемке электрокардиограммы. Определение частоты сердечного ритма и проводимости, регулярности сердечных сокращений.
презентация [16,9 M], добавлен 12.10.2013Специфика применения метода кардиоинтервалографии. Проблема влияния учебной нагрузки на динамику вариабельности сердечного ритма у дошкольников. Влияние вегетативного статуса детей на характер изменения функционального состояния организма в обычный день.
дипломная работа [416,3 K], добавлен 24.06.2013Патогенез и виды экстрасистолии или нарушения ритма сердца, характеризующегося возникновением одиночных или нескольких преждевременных сокращений сердца. Предсердные, атриовентрикулярные экстрасистолы. Показания к проведению антиаритмической терапии.
презентация [745,3 K], добавлен 29.02.2016Воздействие на поверхность тела с лечебной или профилактической целью с помощью массажа. Массаж как неспецифическая патогенетическая терапия. Использование вегетативных рефлексов для изменения жизнедеятельности тканей. Регуляция сердечного тонуса.
доклад [28,9 K], добавлен 05.01.2010Семиотика поражений сердечно-сосудистой системы, ее анатомо-физиологические особенности и запасная сила у детей. Семиотика боли в области сердца (кардиалгии), изменений артериального давления, нарушений сердечного ритма. Семиотика шумов и пороков сердца.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.12.2013Нарушения ритма сердечных сокращений. Классификация и этиология аритмий. Электрофизиологические основы нарушения сердечного ритма. Применение антиаритмических препаратов как способ лечения аритмий. Фармакотерапия нарушений ритма сердца у беременных.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 13.10.2015Изменение частоты ритма сердечных сокращений. Появление несинусового ритма. Нарушения проводимости импульса. Клинико-электрокардиографическая классификация аритмий. Этиологические факторы развития аритмий. Механизмы развития нарушений сердечного ритма.
презентация [1,1 M], добавлен 16.12.2014Описание биометрических и кератометрических характеристик глаз у пациентов с катарактой и глаукомой. Изучение влияния биометрических характеристик на точность расчета оптической силы интраокулярных линз. Влияние внутриглазного давления, стадии болезни.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 22.07.2014Влияние фаз сердечного цикла на коронарный кровоток. Распределение органов в зависимости от особенностей кровоснабжения. Гемодинамика малого круга кровообращения. Регуляция коронарного кровотока. Кровоснабжение головного мозга и механизмы лимфотока.
презентация [917,4 K], добавлен 29.08.2013Характеристика медицинских методов осмотра и пальпации области сердца. Изучение симптоматики перкуссии, аускультации сердца и крупных сосудов. Классификация и проявления сердечного шума: систолический, диастолический, функциональный, экстракардиальный.
лекция [56,9 K], добавлен 27.01.2010Объективное сестринское дело; определение массы тела и измерение роста пациента, пульса и его характеристик, подсчет артериального пульса на лучевой артерии и определение его свойств. Измерение артериального давления, наблюдение за характером дыхания.
контрольная работа [392,4 K], добавлен 10.01.2011Изучение функциональных резервов и состояния здоровья девушек, включающих оценку степени напряжения регуляторных механизмов. Основные показатели вариабельности сердечного ритма. Проведения научно-обоснованных профилактических мероприятий.
статья [14,5 K], добавлен 29.03.2007Описания расстройств сердечного ритма, при которых источник эктопической импульсации расположен ниже пучка Гиса. Изучение классификации желудочковых аритмий. Анализ основных причин внезапной аритмической смерти. Исследование этапов стратификации больных.
презентация [1,2 M], добавлен 27.09.2013Участие протеогликанов (сложных белково-углеводных молекул) в регуляции клеточного деления. Определение путем эксперимента состава протеогликанов и экспрессии белковой молекулы D-глюкуронил С5-эпимеразы в нормальной и опухолевой ткани молочной железы.
дипломная работа [922,8 K], добавлен 30.04.2011Рецепторное взаимодействие вируса и клетки. Разработка методики нахождения кинетических параметров вирус-клеточного взаимодействия и определения эффективности ингибитора с применением флуоресцентной детекции. Применение построенной теоретической модели.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 22.04.2012Общая характеристика системы кровообращения в организме человека. Рассмотрение строения сердца. Изучение теории мышечного сокращения "скользящих нитей". Описание правил сопряжения сердечной мышцы, фаз сердечного цикла, особенностей функций миокарда.
презентация [4,1 M], добавлен 25.11.2015
