HÜCRE ISKELETININ FONKSIYONLARI VE HASTALIKLARLA ILIŞKISI
2.AKTIN VE AKTIN-BAĞLI PROTEINLER
2.8. Miyozin ve Aktin
Aktin temelli motor proteinler miyozin üstailesinin üyeleridirler. Ilk bulunan motor protein kas kasılması için kuvvet üretmekten sorumlu çiz-gili kas miyozinidir. Miyozin II adı verilen bu miyozin, iki ağır zincirden ve iki kopya olmak üzere iki hafif zincirden oluşan uzamış bir proteindir.
2.8.1.Miyozin II’nin Aktin Filamentiboyunca Kayması
Motor proteinler, bir hücre iskeleti filamenti ile siklik etkileşimler üretmek için ATP bağlanma bölgelerinde yapısal değişiklikler kullanır.
Her ATP bağlanma, hidroliz ve serbest bırakma döngüsü, bunları tek bir yönde filaman boyunca yeni bir bağlanma bölgesine doğru iter. Miyozin II için, aktin boyunca hareketin her adımı, hafif zincirlerin bağlanması ile yapısal olarak stabilize edilen 8.5-nm uzunluğunda bir a sarmalının veya kaldıraç kolunun sallanmasıyla üretilir.
2.8.2.Kas Kasılması
Miyozin kalın filamentleri ile aktin ince filamentleri arasındaki kuvvet oluşturan moleküler etkileşimler, sadece motor sinirinden çizgili kasa bir sinyal aktarıldığında ortaya çıkar. Sinir ve kas fibrilleri membran potansi- yeline sahiptir. Aksiyon potansiyeli (uyarı) motor sinirlerden kas fibrili-ne taşındığında kasta kasılma başlar. Aksiyon potansiyeli sinir fibrilinden membran yüzeyi boyunca yayılır ve elektriksel yük tersine döner yani de-polarizasyon meydana gelir. Bu durum membranda kimyasal değişmelere neden olur. Bu nedenle aksiyon potansiyeli elektrokimyasal bir süreç ola-rak da ifade edilir.
Bir çok kas fibrili bir miyonöral nokta içerir. Kas fibrili bir çok miyo-fibrilden oluşmuştur. Bu miyofibrillerin bir çoğu da sarkolemadan uzakta yer almaktadır. Aksiyon potansiyelinin uzak miyofibrillere iletimini sağ- layan yapılara transvers tübüller denir. T-tübüller, fibrile gelen uyarıyı sar-kolemadan alarak miyofibrillere taşır.
Aksiyon potansiyeli yani uyarı T-tübüller aracılığı ile kası enine ge-çer. Uyarıyı alan T-tübüller, herbir miyofibrili çevreleyen sarkoplazmik retikulumda depolanmış Ca+ iyonlarının serbest kalmasına neden olur.
2.8.2.1.Kasılmanın Başlatılması
Kasılma sürecinde başlıca dört protein yer almaktadır; aktin,miyosin,t-ropomiyosin ve troponin. Aktin ve miyosin başlıca kontraktil proteinlerdir ve kasılma ile aktin filamentleri miyosin filamentlerine doğru kayar. Aktin filamentlerinin miyosin filamentlerine doğru kayması ile çapraz köprüler oluşur ve kasılma sırasındaki kasılma kuvvetini oluştururlar. Troponin ve tropomiyozin molekülleri ise bu olayda düzenleyici rol üstlenirler ve sar-koplazmadaki Ca+2iyonu konsantrasyonuna bağlı olarak aktin ve miyozin filamentlerini kasılma ve gevşeme için hazırlarlar. Kasın istirahat halin-de kalması için, hücre içi Ca+2iyon konsantrasyonunun düşük olması ve yüksek konsantrasyonda ATP’nin de Mg+2 iyonları ile kompleks yapma-sı gereklidir. Bu komples (ATP-Mg+2), aktin ve miyozinin çapraz köprü oluşturmasını önler. Kasılmanın başlaması için hücre içi kalsiyum iyon konsantrasyonunun 10 µM’ün üzerine çıkması gereklidir. Sarkoplazmada
Ca+2iyon konsantrasyonu arttığında, Ca+2iyonları troponin molekülünün troponin C alt birimine bağlanmaktadır.
Troponin molekülü üç alt birimden oluşmaktadır. Bunlar; troponin I, troponin C ve troponin T’dir.
Troponin T, tropomiyosine bağlı iken, troponin I aktine bağlanarak, aktinin miyosin ile iletişime geçmesini engeller. Troponin C ise Ca+2 bağ-lama özelliğindedir ve sarkoplazmada yeterince yüksek düzeyde Ca+2 oldu-ğunda Ca+2 ’u bağlamaktadır. Troponin C, Ca+2’u bağladığında aktin üze-rindeki proteinler troponin T ve tropomiyosin değişime uğramakta ve aktin üzerindeki aktif grup miyosin molekülü ile bağlanmaya açık hale gelmek- tedir. Tropomiyosin molekülünün yer değiştirmesi ile miyosin molekülü-nün aktif olan baş kısmı aktin ile çapraz köprü oluşturmakta ve kasılma meydana gelmektedir. Sarkomerde yer alan yarım I bantları sarkomerin merkezine doğru kaymaktadır. Aktin ve miyosin birleşmesi ile oluşan pro-tein komplesi ‘aktomiyosin’ olarak adlandırılmaktadır.
Kasılma sırasında aktin ve miyosin filamentlerinin uzunluğu değiş-mez. Fakat iki Z hattı kalın filamentlere doğru yaklaştığından sarkomerin uzunluğu kısalır. Kasılma halinde bir sarkomerde meydana gelen değiş-meler şunlardır:
– Sarkomer uzunluğu kısalır.
– Iki Z-hattı birbirine yaklaşır.
– I-bandı kısalır.
– H zonu küçülür.
– A bandı herhangi bir değişime uğramaz.
2.8.2.2.Kas Gevşemesi - Kasın Dinlenme Durumuna Geçmesi Kasın gevşemesi, tekrar eski haline dönmesi anlamına gelmektedir.
Dinlenme halindeki kasta çok az gerilim vardır ve kas kolayca uzar. Bu-nun anlamı aktin ve miyosin filamentleri arasında çapraz köprü oluşumu yoktur.Sarkolema tekrar polarize olmuştur ve membran potansiyeli dinlen- me durumundaki değerindedir. Sarkoplazmik retikulum kalsiyum depola-rını doldurmuştur ve bu durum, sinir ve kas fibrillerinin membranlarında sodyum potasyum dengesini sağlar. Sarkoplazmik retikulum, kalsiyumu pompalaması ve geri alması için enerji kaynağı olarak ATP’yi kullanır.
Kalsiyum, sarkoplazmaya bırakıldığında kas üzerinde bir çok etki yapar.
Bu etkiler şunlardır:
1. Kalsiyum, troponini aktive eder ve bu şekilde tropomiyosinin şekli değişir ve aktin molekülü miyosinin baş kısmı ile çapraz bağ oluşturur.
2. Kalsiyum, miyosin ATPaz enzimini aktive eder ve bu şekilde kasıl-ma için gerekli enerji serbest kalır.
3. Kalsiyum, kalsiyum pompasındaki ATPazı aktive eder ve bu şekil-de kontraksiyonun sona ermesi için T-tübüller aracılığı ile sarkoplazmik retikuluma geri dönmesini sağlar (1,2).
3.MIKROTÜBÜLLER
Mikrotübüller, eritrositler hariç bütün ökaryotik hücrelerde sitoplaz- ma içinde bulunur. Bütün mikrotübüller benzer yapıda protein alt birim-lerin oluşturduğu protofilamentlerden yapılmıştır. Bu protofilamentma içinde bulunur. Bütün mikrotübüller benzer yapıda protein alt birim-lerin 13 tanesi bir araya gelerek ortası boş bir silindir şeklinde düzenlenir ve böylece çapı 25 nm olan mikrotübülü oluştururlar. Hücresel yapılarda mik-rotübüller farklı düzenlenmeler gösterir ve bu düzenlenmelere bağlı olarak farklı tipte hareketlerin gerçekleşmesini sağlarlar. Bu hareketler arasında;
mitoz iğciği oluşturarak kromozomların kutuplara taşınması, sil ve kamçı-ların yapısına katılarak sil ve kamçıların hareketi, sitoplazma içinde özel yollar oluşturarak küçük veziküllerin mikrotübüller boyunca taşınması sa-yılabilir.
3.1.Mikrotübüllerin Yapısı, Yapılanması ve Dinamik Kararsızlığı