Miyozin, Aktin ve Titin

Sarkomer, kas hücresinin kasılabilen en küçük birimidir. Yapısında üç ana filament bulunur: miyozin, aktin ve titin. Bu yapılar, kasın hem aktif hem de pasif kuvvet üretmesini sağlar. Aşağıda göreceğiniz görsel bu bölümü anlamak için oldukça önemlidir. Basitleştirilmiş şemalarda bazı proteinler gösterilmeyebilir; bu sizi yanıltmasın.

GÖRSEL  Sarkomerin yapısında aktin, miyozin, titin

Miyozin filamenti, çok sayıda miyozin molekülünün birleşmesiyle oluşur. Her miyozin molekülü altı polipeptid zincirinden meydana gelir: iki ağır ve dört hafif zincir. Ağır zincirlerin moleküler ağırlığı daha yüksektir ve birbirine dolanarak uzun bir kuyruk yapısı oluşturur. Bu zincirlerin uç kısımları, kasılmanın motor bölgesi olan miyozin kafalarını meydana getirir.

Miyozin kafaları, golf sopasına benzer şekilde yuvarlak bir başa ve bükülme noktasına sahiptir. Her başta birer adet esansiyel ve regülatör hafif zincir bulunur. Bu başlar, ATP’yi bağlayabilme özelliğine sahiptir ve ATPaz enzimi gibi davranarak ATP’nin hidrolizini gerçekleştirir. Böylece kimyasal enerji, kas kasılması için mekanik işe dönüştürülür.

GÖRSEL  Miyozin molekülü ve filamenti

Aktin filamentleri, çoğunlukla aktin moleküllerinden oluşur. Aktin, küresel yapılı bir proteindir ve bu nedenle G-aktin olarak adlandırılır. G-aktinler birleşerek, ipliksi bir yapı olan F-aktini oluşturur. İki F-aktin ipliği birbirine sarılarak sarmal bir form kazanır. Bu yapı, kasın kasılma sırasında miyozinle etkileşime girmesini sağlar.

Kasılmayı sağlayan iki ana yapı aktin ve miyozindir. Miyozin kafaları, aktin filamentleri üzerinde adeta yürür gibi hareket ederek sarkomerin boyunu kısaltır. Bu kayma hareketi kasılmayı oluşturur. Miyozin başlarının ATPaz aktivitesi, her kasılma döngüsünde enerjiyi sağlar. Bu mekanizma, kasın istemli kuvvet üretiminde temel rol oynar.

Aktin filamentleri, yalnızca yapısal değil, aynı zamanda düzenleyici proteinler de içerir. Tropomiyozin, aktin boyunca uzanarak stabilite sağlar ve dinlenme durumunda miyozin bağlanma bölgelerini kapatır. Troponin ise üç alt birimden oluşur: biri aktine, biri kalsiyuma, diğeri tropomiyozine bağlanır. Bu kompleks, kalsiyum varlığında tropomiyozinin yerini değiştirerek kasılmayı başlatır.

GÖRSEL  Aktin, tropomiyozin ve troponin kompleksi

Titin, insan vücudundaki en büyük proteindir ve yaklaşık 34.000 amino asitten oluşur. Z çizgisinden M çizgisine kadar uzanır. M çzigisinden iki yöne de ilerledeiği için aslında Z çizgisinden Z çizgisine kadar uzanır. Bu dev protein, miyozinin sarkomer içinde konumunu sabit tutar. Böylece aktin–miyozin etkileşimi düzenli gerçekleşir ve kasın pasif gerilme kapasitesi korunur.

Titin, elastik bir yay gibi davranarak kasın pasif elastikiyetini sağlar. Sarkomer uzadığında aktin–miyozin örtüşmesi azaldığı için aktif kuvvet düşer; bu durumda titin devreye girer ve pasif kuvvet artışı sağlar. Böylece kas, aşırı gerilmeden korunur. Ayrıca titin, mekanosensör görevi görerek kas lifinde yeni protein sentezini uyaran sinyalleri başlatır.

GÖRSEL  Sarkomerin kısalması

Bir diğer önemli protein distrofindir. Distrofin, aktin filamentlerini sarkolemmanın yapısal proteinlerine bağlar. Bu bağlantı, kas lifini saran bağ doku proteinlerine kadar uzanır. Böylece kas hücresinde üretilen kuvvet yalnızca boyuna değil, aynı zamanda lateral yönde de çevre dokulara aktarılır.

İskelet kasındaki her lifin tendona doğrudan bağlı olmadığını bilmek önemlidir. Bu durumda kuvvetin büyük kısmı, distrofin ve benzeri bağlayıcı proteinler aracılığıyla lateral kuvvet aktarımı yoluyla iletilir. Yapılan araştırmalara göre, kasın ürettiği kuvvetin yaklaşık %80’i doğrudan değil, bu dolaylı mekanizma ile tendonlara ulaşır.

GÖRSEL  Kas hücresinde lateral kuvvet aktarımı

Sarkomerin iki ucunda bulunan Z çizgisi, alfa-aktinin adlı yapısal proteinden oluşur ve aktin filamentlerine tutunma yüzeyi sağlar. Ortada yer alan M çizgisi, miyozin filamentlerini sabitleyen miyomesin proteininden meydana gelir. Ayrıca nebulin, aktin boyunca uzanarak Z çizgisine bağlanır ve filament uzunluğunu düzenler.

Bu karmaşık ama düzenli ağ sayesinde kas sistemi olağanüstü bir mekanik dayanıklılık sergiler. Her bir protein, kasın kuvvet üretiminde, enerji dönüşümünde ve yapısal bütünlüğünde kendine özgü bir rol oynar. Bir sonraki bölümde, bu yapıların etkileşimiyle gerçekleşen kas kasılma döngüsünü ve moleküler düzeyde enerji dönüşümünü ele alacağız.

Sonuç olarak,

Konuya ilişkin bilginizi tamamlamak ve kendinize seviye atlatmak için önceki ve sonraki yazılara göz atmayı ihmal etmeyin. Linklere aşağıdan ulaşabilirsiniz.

SSPS - level up yourself

Bu ve sitemizde yer alan diğer yazılar SSPS spor ve sağlık bilimleri kütüphanesi kaynakları kullanılarak hazırlanmıştır.