ИСТИНА

Тропомиозин играет существенную роль в актин-зависимой регуляции мышечного сокращения, в комплексе с тропонином определяя характер связывания миозиновых головок с тонкими нитями в зависимости от концентрации ионов кальция в саркомере. Молекула тропомиозина представляет собой суперспираль из двух α-спиральных тяжей, последовательность которых характеризуется наличием непрерывных гептоповторов a-b-c-d-e-f-g, где в позициях a и d располагаются преимущественно гидрофобные аминокислоты, образующие гидрофобный кор, а в позициях e и g – сильно заряженные аминокислоты. Радиус суперспирали тропомиозина, ее изгиб и стабильность варьируются по длине молекулы и зависят от аминокислот в гидрофобном коре. Такие аминокислоты, как лейцин, изолейцин, валин, метионин и тирозин стабилизируют суперспираль, то есть способствуют поддержанию ее структуры. Тогда как аланиновые кластеры и полярные аминокислоты, наоборот, дестабилизируют суперспираль, что, несомненно, имеет функциональное значение. Известны несколько аминокислотных замен в гидрофобном коре тропомиозина, приводящих к наследственным мышечным заболеваниям человека. Одна из таких мутаций Ala155Thr в гене TPM3 обнаружена при немалиновой миопатии, характеризующейся слабостью и гипотонией скелетных мышц [Kiphuth et al., 2010, J. Neurol. 257:658–60]. Эта мутация приводит к нарушению четвертого аланинового кластера тропомиозина Ala151-Ala155-Ala158 и встраиванию в полипептидную цепь неканонического полярного остатка треонина с большей по размеру боковой цепью. Предположено, что такая замена может привести к уширению суперспирали в этой области, изменению ее изгиба и характера электростатических взаимодействий между тропомиозином и актином. В настоящей работе α-тропомиозин с мутацией Ala155Thr был связан с тонкими нитями одиночных мышечных волокон и с помощью метода поляризационной микрофлуориметрии исследованы изменения позиции тропомиозина и структурного состояния субдомена-1 актина и моторного домена головки миозина при моделировании различных промежуточных стадий АТФазного цикла. Обнаружено, что мутация Ala155Thr при низкой концентрации кальция приводит к аномальному смещению тропомиозина на актиновой нити в позицию, характерную для активированного состояния мышцы (в открытую позицию), что стимулирует включение дополнительного числа актиновых мономеров и образование сильных форм связывания головок миозина с актином, существенных для генерации силы. Предположено, что в присутствии мутации Ala155Thr в тропомиозине тропонин утрачивает способность выключать тонкие нити, что является причиной нарушения сократительной функции при немалиновой миопатии, связанной с этой мутацией. Работа поддержана грантом РФФИ № 14-04-00454.