TƯƠNG TÁC GIỮA SỢI ACTIN ĐƯỢC HOẠT HÓA VÀ CẦU NỐI CỦA MYOSIN – LÝ THUYẾT “WALK ALONG” CỦA CO CƠ VÂN

Khi sợi actin được hoạt hóa bởi ion canxi, đầu của cầu nối từ các sợi myosin trở nên bám vào các vị trí hoạt hóa của sợi actin và theo một cách nào đó gây ra co cơ. Mặc dù cơ chế chính xác về sự tương tác này vẫn còn là lí thuyết, nhưng một giả thuyết đáng lưu ý đang tồn tại là giả thuyết “walk along” (đi dọc theo) (hay “ratchet” (bánh cóc)).

Hình 6-8 cho thấy cơ chế được coi là đúng ở trên về co cơ vân. Hình này cho thấy đầu của hai cầu nối bám vào và nhả ra khỏi vị trí hoạt hóa trên sợi actin. Khi một đầu bám vào vị trí hoạt hóa, sự bám vào này đồng thời gây ra sự thay đổi lực nội phân tử giữa đầu và cánh tay của cầu nối đó. Sự thiết lập một lực mới này làm cho đầu di chuyển về hướng cánh tay và kéo sợi actin dọc theo nó. Sự di chuyển của đầu được gọi là power stroke (hành trình sinh công). Ngay sau đó, đầu tự động thoát khỏi vị trí hoạt hóa. Tiếp theo, đầu sẽ trở về từ thế giãn ban đầu. Ở tư thế này, nó sẽ kết hợp với một vị trí hoạt hóa mới xa hơn dọc theo sợi actin; đầu của cầu nối sau đó sẽ lần nữa gấp về phía cánh tay để tạo ra một hình trình sinh công khác và sợi actin di chuyển một bước tiếp. Vì vậy, đầu của các cầu nối gấp lại và cứ như vậy từng bước đi dọc theo sợi actin, kéo đầu của hai sợi actin liên tiếp về phía trung tâm sợi myosin.

Mỗi cầu nối được cho là thực hiện một cách độc lập so với những đầu khác, mỗi đầu đề bám và kéo theo một chu trình lặp lại liên tục. Vì thế, lượng càng lớn các cầu nối liên hệ với sợi actin ở một thời điểm nào đó, thì lực co cơ càng lớn.

ATP NHƯ MỘT NGUỒN NĂNG LƯỢNG CHO CO CƠ – CÁC SỰ KIỆN VỀ MẶT HÓA HỌC TRONG CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐẦU SỢI MYOSIN

Khi một cơ co, công sẽ được tạo ra và năng lượng là bắt buộc phải có. Một lượng lớn ATP được tách thành ADP trong suốt quá trình co cơ và công tạo ra càng nhiều thì lượng ATP bị thoái hóa càng lớn; hiện tượng này gọi là hiệu ứng Fenn. Trình tự các sự kiện sau đây được cho là cách mà hiệu ứng này xảy ra:

  1. Trước khi co cơ bắt đầu, đầu của các cầu nối kết hợp với ATP. Hoạt tính ATPase của đầu myosin ngay lập tức tách ATP thành ADP cùng với một ion phosphate, nối với đầu của sợi myosin. Trong trạng thái này, thì đầu này mở ra gần như vuông góc với sợi actin nhưng chưa bám vào sợi actin.
  2. Khi phức hợp troponin – tropomyosin kết hợp với ion canxi, vị trí hoạt hóa trên sợi actin lộ ra và đầu myosin sau đó sẽ bám vào vị trí này như trong Hình 6-8.
  3. Liên kết giữa đầu của cầu nối và vị trí hoạt hóa của sợi actin gây ra một sự thay đổi về cấu hình ở đầu, làm cho đầu gấp về phía cánh tay của cầu nối và tạo ra một công để kéo sợi actin đi. Năng lượng mà hoạt hóa sự tạo ra công này là năng lượng đã được tích trữ sẵn bằng cách thay đổi cấu trúc tại đầu cầu nối nhờ sự tách ra của phân tử ATP trước đó.
  4. Một khi đầu cầu nối gấp về phía cánh tay, giải phóng ra ATP và phosphate mà trước đó đã bám vào đầu. Tại vùng này một phân tử ATP mới bám vào. Sự bám vào mới này của ATP làm cho vùng đầu tách ra khỏi sợi actin.
  5. Sau khi đầu tách ra khỏi sợi actin, phân tử ATP mới được phân tách tiếp và tạo ra một chi trình mới, dẫn đến hình thành một công mới. Đó là nguồn năng lượng mà khi đầu cầu nối trở về vị trí vuông góc với sợi actin thì sẽ thực hiện một công mới.
  6. Khi một đầu cầu nối dựng lên (với năng lượng tích trữ của chúng nhờ phân tách ATP) gắn một vị trí hoạt hóa mới trên sợi actin, thì chúng sẽ trở nên gấp xuống và một lần nữa tạo ra công.

Vì thế, quá trình thực hiện lặp đi lặp lại cho đến khi sợi actin kéo đĩa Z hướng đến đầu tận của sợi myosin hoặc cho đến khi tải trên cơ quá lớn để thực hiện sự co cơ thêm.