El intento de identificar todas las proteínas que componen el sarcómero, la unidad contráctil básica de las células musculares, dio lugar a una revelación inesperada, aportando pruebas experimentales que ayudan a explicar un misterio fundamental sobre el funcionamiento de los músculos. La investigación se publicó en Nature Communications.
En el proceso, hicieron un descubrimiento inesperado: la miosina, una de las tres proteínas principales que componen las fibras musculares estriadas, parece entrar en el disco Z. Los modelos sobre el funcionamiento conjunto de la miosina, la actina y la titina, la proteína del andamiaje elástico, han ignorado en gran medida la posibilidad de que los filamentos de miosina penetren en la estructura del disco Z. Sólo recientemente han teorizado los científicos alemanes que sí lo hacen, pero ninguna prueba experimental ha validado el modelo, hasta ahora.
“Esto va a ser inesperado incluso para los investigadores de la miosina”, dice el profesor Michael Gotthardt, que dirige el Laboratorio de Biología Celular Neuromuscular y Cardiovascular del MDC y dirigió la investigación. “Llega a lo más básico de cómo los músculos generan fuerza”.
Los sarcómeros son diminutas máquinas moleculares repletas de proteínas que interactúan estrechamente. Hasta ahora había sido imposible separar las proteínas específicas de las distintas subregiones, especialmente en el músculo vivo y en funcionamiento. “Titin-BioID sondea regiones específicas de la estructura del sarcómero in vivo”, explica el Dr. Philipp Mertins, director del Laboratorio de Proteómica del MDC. “Esto no había sido posible antes”.
Un sarcómero (del griego σάρξ sarx “carne”, μέρος meros “parte”) es la unidad funcional más pequeña del tejido muscular estriado[1]. Es la unidad de repetición entre dos líneas Z. Los músculos esqueléticos están compuestos por células musculares tubulares (llamadas fibras musculares o miofibras) que se forman durante la miogénesis embrionaria. Las fibras musculares contienen numerosas miofibrillas tubulares. Las miofibrillas se componen de secciones repetidas de sarcómeros, que aparecen al microscopio como bandas oscuras y claras alternadas. Los sarcómeros se componen de proteínas largas y fibrosas en forma de filamentos que se deslizan entre sí cuando un músculo se contrae o se relaja. El costámero es un componente diferente que conecta el sarcómero con el sarcolema.
Dos de las proteínas importantes son la miosina, que forma el filamento grueso, y la actina, que forma el filamento fino. La miosina tiene una cola larga y fibrosa y una cabeza globular que se une a la actina. La cabeza de miosina también se une al ATP, que es la fuente de energía para el movimiento muscular. La miosina sólo puede unirse a la actina cuando los iones de calcio exponen los puntos de unión de la actina.
Los sarcómeros de los músculos estriados de los vertebrados están formados por un conjunto ordenado de filamentos de actina y miosina, organizados por un complejo andamiaje proteico. Los recientes e innovadores trabajos realizados en varios laboratorios han mejorado enormemente nuestro conocimiento de estas estructuras, su organización y sus interacciones. Se han dado a conocer detalles estructurales de los filamentos de miosina, los filamentos de actina, las bandas Z, las bandas M, la titina y la nebulina. La difracción de rayos X con resolución temporal y la microscopía electrónica están revelando los movimientos moleculares implicados en la producción y regulación de la fuerza.
Miofibrillas
1West China Developmental & Stem Cell Biology Institute, West China Second University Hospital, Sichuan University, Chengdu, Sichuan, China.2SARITEX Center for Stem Cell Engineering Translational Medicine, Shanghai East Hospital, Tongji University School of Medicine, Shanghai, China.3Children’s Hospital Affiliated to Zhengzhou University, Zhengzhou, Henan, China.
1West China Developmental & Stem Cell Biology Institute, West China Second University Hospital, Sichuan University, Chengdu, Sichuan, China.2SARITEX Center for Stem Cell Engineering Translational Medicine, Shanghai East Hospital, Tongji University School of Medicine, Shanghai, China.3Children’s Hospital Affiliated to Zhengzhou University, Zhengzhou, Henan, China.
1West China Developmental & Stem Cell Biology Institute, West China Second University Hospital, Sichuan University, Chengdu, Sichuan, China.2SARITEX Center for Stem Cell Engineering Translational Medicine, Shanghai East Hospital, Tongji University School of Medicine, Shanghai, China.3Children’s Hospital Affiliated to Zhengzhou University, Zhengzhou, Henan, China.
