Тропонин I: взаимодействие с белками тонкого филамента
Главной функцией тропонина I является ингибирование АТРазной активности актомиозина [ Leavis, ea 1984 ]. Это ингибирование усиливается в присутствии тропомиозина и полностью снимается в присутствии насыщенного ионами Са2+ тропонина С [ Perry, ea 1979 , Perry, ea 1999 ]. Для понимания механизма функционирования тропонина I необходимо подробно проанализировать его взаимодействие с актином, тропомиозином и тропонином С. Для того чтобы картировать участки тропонина I, обеспечивающие его взаимодействие с другими компонентами тонкого филамента, были получены фрагменты тропонина I. Среди фрагментов тропонина I скелетных мышц был выявлен пептид 96-116 , сохранивший способность интактного белка ингибировать АТРазную активность актомиозина [ Syska, ea 1976 ]. Этот ингибиторный пептид подавляет сокращение скинированных скелетных и сердечных мышечных волокон, из которых предварительно был удален интактный тропонин I [ Perry, ea 1999 , Van Eyk ea 1993 ]. Помимо этого такой пептид сохраняет способность интактного белка взаимодействовать с актином и тропонином С [ Syska, ea 1976 ]. Позднее было установлено, что в структуре тропонина I есть еще один дополнительный ингибиторный пептид 128-148 [ Tripet, ea 1997 ], также способный подавлять АТРазную активность актомиозина. По данным ЯМР первый ингибиторный пептид (остатки 96-116) взаимодействует с остатками 1-7 и 19-44 актина [ Levine, ea 1988 ], т.е. располагается вблизи участков, обеспечивающих взаимодействие актина с миозином. Положение второго ингибиторного пептида тропонина I на молекуле актина остается неизвестным ( рис. 4 , рис 5 ). В литературе отмечают сходство первичных структур двух ингибиторных пептидов тропонина I (остатки 101-114 и 121- 132) [ Pearlstone, ea 1997 ].
В настоящее время подробно проанализирована роль отдельных аминокислотных остатков в структуре первого (главного) ингибиторного пептида тропонина I. Минимальная последовательность, сохраняющая ингибиторные свойства, ограничена остатками 104-115, причем особая роль принадлежит остаткам 105 и 114 [ Van_Eyk, ea 1988 ]. Ингибиторные пептиды, полученные из тропонина I сердца и скелетных мышц, имеют довольно консервативную первичную структуру, тем не менее тропонин I скелетных мышц более эффективно ингибирует АТРазную активность актомиозина и сократительную активность скинированных волокон [ Talbot, ea 1981 ].
Высказывается предположение, что указанное различие обусловлено тем, что в ингибиторном пептиде тропонина I сердца всего лишь одна неконсервативная замена. В ингибиторном пептиде тропонина I скелетных мышц положения 109 и 110 заняты аминокислотными остатками Pro, в то время как в ингибиторном пептиде тропонина I сердца гомологичные положения заняты Pro и Thr. Считается, что ингибиторный пептид скелетных мышц 96NQKLFDLRGKFKRPPLRRVRM116 представляет собой две амфифильные а-спирали, жестко соединенные в виде шпильки дипептидом Pro-109-Pro-110. В случае тропонина I сердца две а-спирали ингибиторного пептида обладают большей подвижностью и вследствие этого менее эффективно ингибируют АТРазную активность аятомиозина. Синтетический ингибиторный пептид тропонина I скелетных мышц с заменой P110G обладает повышенной подвижностью двух а- спиральных участков, что приводит к существенному уменьшению его способности ингибировать АТРазу актомиозина [ Van_Eyk, ea 1988 , Campbell, ea 1992 ].
Итак, можно заключить, что в структуре тропонина I есть как минимум два ингибиторных участка. Оба эти участка имеют щелочную природу, при этом первый (основной) ингибиторный пептид (остатки 96-116) имеет форму шпильки, образованной двумя жестко ориентированными друг относительно друга а-спиралями. Ингибирующий эффект тропонина I на АТРаз-ную активность актомиозина заметно усиливается в присутствии тропомиозина [ Perry, ea 1979 , Perry, ea 1999 ]. Этот факт свидетельствует в пользу прямого взаимодействия тропонина I с тропомиозином. Это предположение было подтверждено экспериментальными данными [ Mak, ea 1983 , Pearlstone, ea 1983 ], хотя участки взаимодействия тропонина I с тропомиозином до сих пор не картированы.
