1 estrutura e funcao das proteinas contrateis

1. Bioquímica do M úsculo C ardíaco: Estrutura das Proteínas Contráteis . Prof. Mário – IBqM - UFRJ

2. Esquelético Cardíaco Liso Músculo: Tipos e Controle de Contração

3. Visão Geral da Contração Cardíaca

4. Músculo: Estrutura Muscular

5. Músculo Esquelético em Detalhe.

6. Estímulo Nervoso da Contração do Músculo Esquelético em Detalhe.

7. Acomplamento Excitação-Contração no Musculo Esquelético

8. Dinâmica da Contração Muscular

9. Estrutura da Unidade Contrátil: O Sarcômero

10. Interação Proteína-Proteína: Contração Muscular

11. Miosina O Homohexâmero possui massa molecular total de 540 kDa . Consiste de 4 cadeias leves (4 x 20 kDa ) 2 cadeias pesadas (2 x 220 kDa ), Cabeça globular na porção N-terminal, contendo as unidades menores Cauda com 150 nm de comprimento que se entrelaçam para formar uma super hélice 220 kDa 20 kDa Trypsin Papain

12. Cadeias leves em azul, 20 KDa ; cadeias pesadas em rosa, 200 KDa .

13. S1 = subfragmento 1 onde se dá a hidrólise da ATP. 2 pontos de mobilidade, braço e cabeça.

14. Miosina – Fragmento S1 O domínio catalítico é o responsável pela hidrólise de ATP. Ligante químico: ATP e Ca 2+ RLC ELC Actin-Binding Site ATP-Binding Site Catalytic Domain

15. Filamento Grosso de Miosina O conjunto formado por 200 moléculas de miosinas formam um filamento espesso que representa 65% do total de proteínas da fibra muscular. Uma mutação genética da miosina está associado com aproximadamente 40% dos casos de Cardiomiopatia Hipertrófica (HCM).

16. Visão Geral da Miosina

17. Tropomiosina O monômero possui 64 kDa . Se extende ao longo do filamento de Actina , numa sobreposição de moléculas do tipo Head- to -Tail. É composta de 2  -hélices antiparalelas, que se entrelaçam para formar complexo homodimérico . NH 2 - NH 2 - - COO - 1 30 190 284 1 30 190 284 - COO - Tropomiosina Tropomiosina PDB: 1C1G NH 2 NH 2 COO – COO – NH 2 COO – NH 2 COO –

18. Tropomiosina Existem 4 genes que codificam para a tropomiosina , TPM1: Tropomiosina 1 (alpha) TPM2: Tropomiosina 2 (beta) TPM3: Tropomiosina 3 TPM4: Tropomiosina 4 Os genes mais estudados são: TPM1: Mutação nesse gene está associado com uma cardiomiopatia hipertrófica familiar do tipo 3. TPM2: Troca de aminoácidos resulta em fraqueza muscular e deformidades no membro distal . TPM3: Mutação nesse gene resulta em miopatia autossomal dominante e câncer. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol (March 18, 2004)

19. Troponina

20. Troponina A detecção da Troponina T e I no sangue são indicadores de injúria no cardiomiócito !!!! Infarte do miocárdio - Vasoespasmo coronariano - Taquicardia severa - taquicardia supraventricular devido ao aumento na demanda de oxigênio ou suprimento inadequado do músculo coração. Falha cardíaca - morte ou anomalias do ritmo ventricular. Cardiomiopatias dilatadas ou hipertróficas. E muitas outras doenças (  Troponina T no sangue = indicativo falência renal) confirmar

21. Troponina Complexo heterotrimérico formado por três proteínas regulatórias com 78 kDa: Troponina T – Forma o complexo troponina-tropomiosina. Troponina C – Liga íons de Ca 2+ para produzir a troca conformacional da Troponina I. Troponina I – Liga o complexo troponina-tropomiosina ao miofilamento de actina.

22. Troponina C No músculo esquelético a Troponina C, possui 4 sítios de ligação ao Cálcio No músculo cardíaco a Troponina C, possui 3 sítios de ligação ao Cálcio Troponina C Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+

23. Actina Proteína mais abundante nas células eucarióticas. Importante papel na motilidade, regulação e forma da célula. Defeitos neste gene tem sido associado com com cardiomiopatia dilatada idiopática (IDC) e cardiomiopatia hipertrofica familiar (FHC). ATP Mg 2+ Mg 2+ Mg 2+

24. Actina O Monômero, a G-Actina , possui 42 kDa de massa molecular. A F-Actina , o polímero, representa de 20-25% da estrutura muscular. Exerce sua função pela polimerização em filamento de F-actina . Ligantes químicos: ATP e Mg 2 + Increase [Mg 2+ ] Decrease [Mg 2+ ] Hydrolysis of ATP occurs yielding ADP/Pi/G-Actin Subunits in filament ATP ATP ATP/G-Actin subunits added 5-10X faster

25. Mecanismo de Ação do Complexo Troponina -Tropomiosina- Actina

26. Arranjo Estrutural do Complexo Troponina-Tropomiosina-Actina

27. Arranjo Estrutural do Complexo Troponina-Tropomiosina-Actina-Miosina

28. Efeito bloqueador da interação Actina -Miosina

29. ATP e a Contração Muscular: Fases 1 e 2 Fase 1: Em repouso a cabeça de miosina está ligada a uma molécula de ATP em configuração de baixa energia e incapaz de acessar a actina . Neste estado a miosina pode hidrolizar o ATP em ADP + P i . A energia liberada modifica a estrutura da miosina e promove uma configuração de alta energia. Fase 2: Quando a miosina se liga a actina , libera o ADP + P i . A liberação do ADP + P i , altera a configuração da miosina para uma de baixa energia. A nova conformação da cabeça da miosina,a faz caminhar sobre o filamento de actina , aproximando as duas bandas Z e encurtando o sarcomêro . ATP ADP Pi Fase 1 ADP Pi ADP Pi Fase 2

30. Fase 3 : A miosina se mantém ligada a actina num estado conhecido como rigor até que uma nova molécula de ATP se ligue a miosina. Fase 4 : A ligação com o ATP desliga a miosina da actina . O ATP associado está pronto para um novo ciclo de hidrólise. ATP ATP Fase 3 ATP ATP Fase 4 ATP e a Contração Muscular:Fases 2 e 3.

31. Interação Proteína-Proteína: Contração Muscular

32. Titina 4 MDa Função Integradora “Scaffold” Molecular Teleotonina

33. A mutação neste gene está associada com: Cardiomiopatia Hipertrófica Familiar, Distrofia Múscular Tibial. Titina Titina interage com muitas proteinas sarcoméricas incluíndo: Região Linha Z : Teletonina e Alfa-Actina Região Banda I: Calpaina-3 e Obscurina Região Linha M: Proteina C ligada à Myosin, Calmodulina 1, CAPN3, e MURF1

34. Contração do Músculo Cardíaco SEMELHANÇA PRINCIPAL Força contrátil é gerado por miofilamentos sarcoméricos controladas por Ca + + por meio de um s istema de troponina-tropomiosina . DIFERENÇAS MAIS IMPORTANTES Celulas Uninucleares Neurogênico x Miogênico   Isolamento Elétrico x Acoplamento Elétrico Potencial de ação de miócitos cardíacos é maior !

35. Acomplamento Excitaç ã o-Contração

36. Cardiomiopatias Hipertróficas Familiares:Genes Afetados

37. Cardiomiopatias Hipertróficas Familiares: Proteínas Afetadas 220 kDa β - MyHc MLCs TM TnI TnT

38. Hipertrofia do Ventrículo Esquerdo

39. α-Tropomyosin Mutation D175N in Familial Hypertrophic Cardiomyopathy B, area with myocyte disarray of the ventricular septum. 20 μm A, area of normal histological structure of the left ventricular free wall. 20 μm Cardiomiopatia Hipertrófica

40. Figure 2. Effect of specific sports training on LV cavity dimension or wall thickness in elite athletes, representing 27 different sporting disciplines. Maron B J , Pelliccia A Circulation 2006;114:1633-1644 Copyright © American Heart Association

41. O QUE LEVA À FADIGA MUSCULAR? Deficiência de ATP incapacidade de propagação do estímulo nervoso através da membrana celular acúmulo de ácido lático

42. Rigor mortis O que é? Sinal reconhecível de morte o qual causa um endurecimento (“rigor”) aos membros do cadáver Quando ocorre? Na média, começa entre 3 e 4 horas post mortem, com total efeito do rigor em + ou – 12 horas e finalmente, relaxamento em + ou – 36 horas

43. Mecanismo de Ação das Toxinas Botulínica e Tetânica.

44. O lado bom da toxina: Em pequenas doses, a toxina vem sendo usada para tratar doenças relacionadas a contrações musculares indesejadas