В соответствии с современным представлением миокардиальная клетка находится в состоянии расслабления, а сердце — в состоянии диастолы при соблюдении двух условий: 1) кальций связан в пузырьках саркоплазматического ретикулума и не может активировать центры АТФ-азной активности миозина; 2) АТФ имеется в достаточном количестве и не подвергается дефосфорилированию, поскольку АТФ-азная активность миозина подавлена. В этих условиях АТФ оказывает свое пластифицирующее действие, препятствуя взаимодействию актина и миозина и обеспечивая растяжимость мышцы.

При переходе к возбуждению оба эти условия последовательно устраняются: вначале из саркоплазматического ретикулума освобождается кальций, активирующий АТФ-азу миозина в присутствии ионов магния. Затем в результате действия активированной АТФ-азы миозина происходит дефосфорилирование АТФ, ее пластифицирующее действие прекращается, а энергия, аккумулированная в концевой фосфатной связи, преобразуется в механическую энергию мышечного сокращения. Системы миозиновых и актиновых нитей взаимодействуют между собой, как это показано на рис. 5: миокардиальная клетка сокращается, возникает систола.

Некоторые звенья современной концепции мышечного сокращения достаточно хорошо обоснованы. Однако другие, не менее важные звенья этого процесса и, в частности, центральный вопрос о механизме образования тянущей силы в актомиозиновых мостиках остаются предметом дискуссии.

В качестве примера гипотезы, не решающей этого вопроса, но характеризующей направление, в котором он может быть разрешен, рассмотрим представление, выдвинутое в последние годы Tonomura и его сотрудниками (Tonomura, Sekiya, Imamura, 1962, 1963), а также Davies (1963). Это представление базируется на следующих фактах и допущениях.

1. Для того чтобы в процессе взаимодействия миозина и актина при участии АТФ и ионов кальция и магния возникла контрактильная сила, достаточная для быстрого и значительного перемещения волокон, молекулы одного или обоих сократительных белков должны претерпеть физикохимические изменения, обеспечивающие быстро обратимое изменение в размерах и конфигурациях этих молекул, в их вторичной или третичной структуре, например степени спирализации и т. д. Поскольку показано, что актин в ходе сокращения таких изменений не претерпевает, то белком, размеры и конфигурации молекул которого меняются в процессе мышечного сокращения, является, по-видимому, миозин.

2. АТФ-азная активность миозина при ионной силе, существующей в мышцах, и при наличии ионов Mg++ не реализуется в отсутствие ионов Са++; при наличии ионов кальция эта активность реализуется и вызывает дефосфорилирование АТФ.

3. Активация АТФ-азы миозина и гидролиз АТФ сопровождаются фосфорилированием самого миозина (Kitagawa, Tonomura, 1962). При этом все факторы, повышающие АТФ-азную активность миозина, одновременно увеличивают степень спирализации его молекулы, а все факторы, угнетающие АТФ-азу миозина, уменьшают степень этой спирализации (Tonomura, Sekiya, Imamura, 1962, 1963).

4. Соединение миозина с актином, протекающее in vitro в присутствии ионов магния и кальция, сопровождается «вспышкой» гидролиза АТФ, переходом умеренной АТФ-азной активности миозина в высокую АТФ-азную активность актомиозина. Одновременно происходит изменение степени спирализации молекул миозина. Это делает вероятным предположение, что актин, соединяясь с миозином, активирует АТФ-азный центр, увеличение активности данного центра, интенсивно гидролизующего АТФ, непосредственно связано с возникновением тех конформационных изменений молекулы миозина, которые лежат в основе мышечного сокращения.

5. Центр АТФ-азной активности миозина локализован в той части его молекулы, которая получила название «тяжелый миозин» (Н-меромиозин) и составляет структурную основу миозиновых мостиков, расположенных под некоторым углом к оси толстых миозиновых нитей, образованных главным образом так называемым легким миозином (L-меромиозин). Последовательность аминокислот в районе АТФ-азного центра Н-меромиозина включает, в частности, участок «пролин—пролин», что резко повышает вероятность конформационных изменений именно в данном участке мио-зиновой молекулы.

- Читать "Молекулярный механизм мышечного сокращения. Дефосфорилирование АТФ при сокращении миокарда"