Post on 02-Feb-2016
Acoplamiento Excitación-Contracción
Tipos de músculos: liso
estriado: esquelético y cardiaco
Ratón transgénico que expresa proteínas fluorescentes. Axones motores: verdes,
prot. sinapsis: naranjas (¿les parece bonito?)
Excitacion…….”agente intermediario”……..Contraccion
Contraccion NO necesita Ca ext.
Contraccion SI necesita Ca ext.
Estructura del músculo esquelético
Corte longitudinal y transversal
Long. Sarcomero ~ 2,5 m
Músculo liso
Músculo cardíaco
Discos
intercalados
Los discos intercalados contienen desmosomas y “gap junctions” que dan cuenta de la comunicación electrica entre las células del tejido cardiaco.
Diametros: 30 a 150m, largo: muy variable
Actina
Miosina
X = (2Dt)1/2
Dca = 10-6 cm2/s
En 1 s 14 m
Pico contraccion ocurre en 0.2 s
Huxley y Taylor
Despolarizaciones graduales [K+]ext contracturas graduales (Hodgkin y Horowicz)
100 m
(Descripción en libro Latrorre y cols. y en apunte)
Reconstrucción de la red del Tubulo transverso en músculo de rana
Biophys J 22: 145-154, 1978, Peachey and Eisenberg
En una fibra de m. esquelético, los tubulos t “abarcan” toda la sección cruzada (cross section) en cada linea z, ver detalles en libro Latorre y cols.
Enzimas que participan en la generacion de IP3
IP3R, importante en señalización de acoplamiento Excitación-transducción en núcleo.
Los “pies” (RyR)
Tubulo-t
Vesícula Reticulo sarcoplásmico
J Mol Cell Cardiol 37: 417, 2004
RyR: Homotetramero, cada subunidad ~ 560.000 D
RyR 1: m esqueletico
RyR 2: m.cardiaco y cerebro
RyR 3: neuronas y m. esqueletico
Modulado por….
?
Moduladores endogenos:
calcio
magnesio
ATP
Ca-calmodulina
Moduladores farmacologicos (algunos) : rianodina, cafeina, rapamicina, FK506
Otros reguladores: fosforilación, estado redox, nitrosilación, etc.
“Andamio” para: PKA, fosfatasas, sorcina, triadina, juntina, calsecuestrina, FKPB12
J Mol Cell Cardiol 37: 417, 2004
FK506, rapamicina
Evidencias de participación del retículo en el proceso de contracción.
Factor de relajación: RS
Segregación de Ca ATPasa y calsequestrina en RS
Despolarización es parámetro que importa, no flujos de Na o K
¿Sensor de la despolarización?
Consecuencia del cambio en campo eléctrico: cambio en posición de residuos
cargados del sensor “corriente de carga intramembrana”
(corriente de compuerta o gating current) detalles en libro Latorre y cols.
Nature 323: 66-68, 1986
El sitio de unión de DHP de músculo esquelético es un canal de calcio (tipo L)
Unión de DHP al receptor purificado
Receptor incorporado en bicapas
35 mV, 20 pS en 90 mM Ba
Control, - 30 mV
10 M Bay K (activador)
También se encontró modulación por PKA
TT: 300 canales/µm2
Dependencia de Calcio de los RyR 1 y RyR 2
Los RyR presentan tres modos de activación por calcio
Low Po. Forma de campana, baja probabilidad de apertura.
Intermedio = MS (Mammalian Skeletal muscle). Forma de campana, alta probabilidad de apertura
C = Cardíaco
Marengo, Bull, Hidalgo FEBS Letters 383:56,1996.
Efecto de Ryanodina y Cafeina sobre el RyR 1
La activaciónpor Ryanodina ocurre en concentraciones micromolares, con valores mas altos se estabiliza el estado cerrado.
Nature 320: 168-170, 1986
Ratones disgénicos en que acoplamiento E-C falla, no tienen I lenta de calcio
I rápida
I lenta (enmascara Ir)
Ir se inactiva al despolarizar
Fibras esqueléticas normales
Fibras esqueléticas mutantes
El lento curso temporal de la corriente hace pensar que no participa directamente en el acoplamiento E-C pero que la proteína (canal) por donde pasa la corriente es el sensor de potencial.
Expresión del cDNA para DHP-R repara el defecto en acoplamiento E-C en ratones disgénicos
Mutante
Contracciones espontaneas
Contracciones inducidas
WT Mutante + cDNA DHP-R
Cultivos primarios de miotubos ¿Cómo medir contracción?
Nature 336: 134-139, 1988
wt mutante mutante + DHP-R
El DHP-R esquelético tiene diferentes características que el cardiaco
Miotubos disgénicos que expresan DHP-R esquelético (a) o caridaco (b)
norm - Ca norm
-Ca, + Cd
Nature 344: 451-453, 1990
esquel
cardiaco
+ Ca - Ca +Cd
Nature 346: 567-569, 1990
Regiones del DHP-R que definen “estilo” de acoplamiento
esquelético
cardiaco
3 nA esq
10 nA card
Corrientes llevadas por la subunidad del DHPR
Nature 352: 800-803, 1991
Como se determino que sector del DHPR determina cinetica de la corriente
Nature 352: 800-803, 1991Segmento S3 y linker S3-S4 del primer “repetido”
Resumen de eventos relacionados con acoplamiento E-C en músculo esquelético
“CICR” “Acoplamiento electrostatico”
En músculo cardiaco el acoplamiento es mediado por la entrada de calcio desde el exterior, “Calcium induced Calcium release”
Una despolarización mantenida induce una señal de calcio rápida y una lenta
J Cell Science 114: 3673-3683, 2001
Acoplamiento E-T: Señales lentas de calcio
Algunas características:
•La señal lenta esta relacionada con cambios en la expresión de genes tempranos.
•El sensor para la señal lenta parece ser el DHPR (ya que desaparece + nifedipina).
•La señal lenta desaparece cuando se usan inhibidores del IP3R.
•En la señal lenta prarticipan proteinas G (desaparece con toxina pertussis)
Posibles etapas involucradas en control de expresión génica mediada por actividad en músculo esquelético
Biol Res 35: 195-202, 2002