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Tema de proteinas contractiles

1. ¿Que son las proteínas contráctiles?
La actina y la miosina son proteínas fundamentales en la contracción muscular, así como para otros procesos celulares como la motilidad y el
transporte intracelular. La actina G monomérica (AcG) es una proteína polipeptídica globular compuesta por 375 aminoácidos, con un peso
molecular aproximado de 43 kDa y constituye 25% de la proteína muscular por peso
Por su parte, la miosina constituye aproximadamente un 55% de la proteína muscular por peso, y forma los filamentos gruesos. Es una proteína
motora que es capaz de convertir la energía química del ATP en trabajo mecánico. Es un hexámero asimétrico con una masa molecular de
aproximadamente 460 kDa, compuesto por un par de cadenas pesadas y dos pares de cadenas ligeras. La miosina tiene una cola fibrosa que
consta de dos hélices entrelazadas.
La Actina
La actina es una proteína globular que pertenece a una familia capaz de formar estructuras filamentosas, y que además presenta propiedades
fibrosas y contráctiles. En condiciones fisiológicas de fuerza iónica, y en presencia de Mg²⁺ y ATP, la AcG se polimeriza de manera no covalente
para formar un doble filamento helicoidal insoluble conocido como actina F (AcF) .
Durante este proceso la unión de ATP a un monómero de AcG conduce a la polimerización. Posteriormente se hidroliza el ATP, pero el ADP se
mantiene en el filamento de actina. Los filamentos delgados de actina tienen un grosor de aproximadamente 6 a 7 nm y están asociados con
proteínas reguladoras como la tropomiosina y troponina.
Dominios
La actina G tiene una estructura globular dividida en dos dominios principales, cada uno subdividido en dos subdominios, sumando un total de
cuatro subdominios (SD1–SD4). Los monómeros de actina son polares con un extremo con púas conformado por los subdominios I (SD1) y III
(SD3) y un extremo puntiagudo formado por los subdominios II (SD2) y IV (SD4).
Dominio externo (también llamado dominio pequeño): compuesto por los subdominios I y II.
SD1: Incluye los residuos 1–32, 70–144 y 338–374. Alberga tanto el extremo N-terminal como el C-terminal. Participa en la interacción
con proteínas reguladoras de la actina (como profilina o cofilina) y en la polimerización.
SD2: Comprende los residuos 33–69 y contiene el D-loop, una región flexible crucial para la polimerización y la interacción entre
monómeros en AcF .
Dominio interno (también llamado dominio grande): compuesto por los subdominios III y IV. Este dominio contiene estructuras que
estabilizan el filamento y permiten su interacción con proteínas de unión a actina (como tropomiosina y fimbrina), y posee sitios de unión
para cationes divalentes como Ca²⁺ y Mg²⁺, fundamentales para la actividad ATPasa de la actina

2. SD3: Incluye los residuos 145–180 y 270–337. Forma parte del sitio de unión al nucleótido (ATP o ADP) y contribuye a la estabilidad
estructural.
SD4: Comprende los residuos 181–269. También está involucrado en la unión al ATP y en la formación de contactos entre monómeros.
Sitio activo
Esta disposición de dominios da como resultado la formación de dos hendiduras: la hendidura de unión de nucleótidos y el surco del
extremo dentado.
La hendidura de unión de nucleótidos, ubicada entre SD2 y SD4, comprende el sitio activo de la actina, donde se alberga el nucleótido
(ATP o ADP) y un catión divalente como Mg²⁺ o Ca²⁺ (Arora et al., 2023). 
El surco del extremo con púas, situado entre SD1 y SD3, está revestida por los residuos Tyr143, Ala144, Gly146, Thr148, Gly168, Ile341,
Ile345, Leu346, Leu349, Thr351 y Met355, que son predominantemente hidrófobos. Esta hendidura constituye el principal sitio de unión
para la mayoría de las proteínas ligadoras de actina (ABP) y para las miosinas. Además, participa en la formación de interfaces
longitudinales dentro del filamento de actina
Funciones biológicos
Contracción muscular: La actina, junto con la miosina, participa activamente en la producción del movimiento muscular. En las fibras
musculares, la actina constituye los filamentos delgados, los cuales se deslizan sobre los filamentos gruesos formados por miosina. Este
proceso se inicia con la liberación de iones de calcio (Ca²⁺) en el interior de la célula muscular, lo que permite la activación del sitio de
unión entre ambas proteínas. A continuación, la miosina se desplaza a lo largo de la actina mediante un cambio conformacional
impulsado por la hidrólisis de ATP. Este mecanismo de deslizamiento provoca el acortamiento de las fibras musculares, dando lugar a la
contracción del músculo.
Cuando se genera un impulso nervioso, se activan las fibras musculares a través de la liberación del neurotransmisor acetilcolina. La
acetilcolina se une a los receptores colinérgicos ubicados en la membrana de la célula muscular, lo que desencadena un proceso de
despolarización. Esta despolarización se produce por la entrada de iones de sodio (Na⁺) y la salida de iones de potasio (K⁺), iniciando así
el potencial de acción.
División celular: Durante la división celular, la actina cumple un rol esencial en la fase final del proceso, conocida como citocinesis. En
esta etapa, la actina forma parte de un anillo contráctil ubicado justo debajo de la membrana plasmática, en la zona media de la célula
(Blanchoin, L., et al. 2014). Este anillo, compuesto principalmente por filamentos de actina y moléculas de miosina, genera una fuerza
mecánica que permite estrangular el citoplasma, formando un surco de división que se profundiza progresivamente. Gracias a esta
acción, la célula madre puede separarse físicamente en dos células hijas. Sin la intervención de la actina en este proceso, la separación
celular no podría completarse de manera adecuada (Pollard, T. D., & Cooper, J. A. 2009)
Transporte Intracelular: La actina juega un papel esencial como componente del citoesqueleto, funcionando como una especie de
"huella" o pista que guía los movimientos dentro de la célula. Los filamentos de actina se organizan en redes dinámicas que actúan como
rutas de transporte para orgánulos, vesículas y proteínas, permitiendo el movimiento controlado de estas estructuras a través del
citoplasma. Este andamiaje estructural no solo mantiene la forma de la célula, sino que también facilita procesos como la endocitosis y la

3. exocitosis, que son fundamentales para la interacción celular y la comunicación entre las células. En células que requieren movilidad,
como las del sistema inmunológico, los filamentos de actina dirigen la formación de pseudópodos y la migración hacia sitios de infección
o daño, mostrando cómo la actina no solo organiza el interior celular, sino que también coordina su respuesta a estímulos externos
Estructura
La G-actina presenta una estructura altamente conservada que combina hélices alfa y láminas beta, lo que le permite mantener su
funcionalidad en distintos contextos celulares.
Las hélices alfa son predominantes y contribuyen significativamente a la estabilidad estructural y flexibilidad de la proteína, favoreciendo
su capacidad para interactuar con otras moléculas y participar en la polimerización hacia F-actina.
Las láminas beta, aunque menos abundantes, se localizan en regiones clave que refuerzan el núcleo estructural de la proteína, ayudando
a preservar su forma tridimensional, especialmente durante la
La Miosina
Son proteínas motoras presentes en todas las células eucariotas, cuya función principal es generar movimiento a lo largo de los
filamentos de actina. Participan en la contracción muscular, fagocitosis, endocitosis y el transporte intracelular de vesículas,
melanosomas y ARNm. Pueden tener una o dos cabezas, según su capacidad de dimerización dada por sus dominios. Poseen 3
dominios principales:
Dominio motor (cabeza globular): se une a la actina y cataliza la hidrólisis de ATP.
Dominio de cuello: Es una hélice α que se asocia con cadenas ligeras, usualmente de la familia de la calmodulina (Matozo et   al., 2022) .
Contiene motivos IQ (isoleucina-glutamina) en donde se unen las cadenas ligeras. Actúa como un brazo de palanca durante el
movimiento. Junto con el dominio motor, forma la "cabeza" funcional de la proteína.
Dominio de cola: Dirige la miosina hacia su localización celular específica o hacia la carga a transportar, pudiendo también regular su
actividad enzimática (Sweeney & Holzbaur, 2018).
Miosina I
La miosina I es una proteína de una sola cabeza presente en células no musculares. Está compuesta por una cadena pesada y una o
dos cadenas ligeras (Ilce, s.   f.) . No forma filamentos y se asocia con el mantenimiento de la estructura de las microvellosidades
intestinales y la adaptación sensorial en las células ciliadas del oído interno (Albert, 2010). 
Dominios
Dominio motor (cabeza): Es el sitio donde ocurre la hidrólisis de ATP, lo cual impulsa la interacción cíclica con los filamentos de actina.
Esta acción genera movimiento unidireccional y es fundamental para funciones celulares como el transporte intracelular y el remodelado
del citoesqueleto.
Dominio IQ (región del cuello): Contiene motivos IQ (isoleucina-glutamina), que permiten la unión de proteínas de cadena ligera
(calmodulinas). Estas cadenas regulan la actividad de la miosina en respuesta a los niveles de calcio intracelular, ajustando su función
motora según el contexto celular.
Dominio terminal (cola): su función no se comprende del todo, pero se cree que está implicado en el anclaje de la miosina a membranas
u otras estructuras celulares, y en la interacción con las cargas que transporta, participando en la localización y especificidad funcional de
la proteína

4. Miosina II
Forma los filamentos gruesos en los sarcómeros de los músculos y también se encuentra en células no musculares que requieren la
contracción de las estructuras formadas por la actina (Ilce, s.   f.) . Posee dos cadenas pesadas idénticas y cuatro cadenas ligeras. Esto le
permite formar estructuras de doble cabeza que interactúan con los filamentos de actina para generar movimiento. 
Cada cadena pesada tiene tres dominios:
Dominio motor: se encarga de la unión a la actina y de la hidrólisis de ATP.
Dominio de cuello: formado por una hélice α que actúa como brazo de palanca, transmite el movimiento generado en la cabeza hacia el
resto de la molécula. En esta región se unen dos cadenas ligeras por cabeza: una cadena ligera esencial (ELC), que proporciona
estabilidad estructural, y una cadena ligera reguladora (RLC), que modula la actividad motora, comúnmente mediante fosforilación.
Dominio de cola: donde las dos cadenas pesadas se enrollan entre sí formando una estructura alargada. Esta región permite la formación
de dímeros y el ensamblaje de filamentos gruesos en las células musculares, esenciales para la contracción (Matozo et   al., 2022) .
Miosina V
Proteína motora de doble cabeza, que tiene la capacidad de dar múltiples pasos consecutivos a lo largo de un filamento de actina sin
soltarse. Realiza el transporte intracelular de cargas como vesículas, orgánulos y ARN (Matozo et   al., 2022) . 
Dominios:
Dominio motor : Encargado de unirse a la actina y de la hidrólisis de ATP.
Dominio de cuello: Contiene seis motivos IQ, que se asocian con proteínas de cadena ligera (calmodulina), formando un brazo de
palanca largo que permite pasos más amplios y precisos.
Posee una región desordenada que le proporciona flexibilidad estructural, adaptándola a distintas cargas o estructuras celulares; y una
zona de sesgo composicional rica en residuos polares, que se cree contribuyen a la estabilidad funcional y estructural.
Dominio "dilute": Exclusivo de la miosina V. Mejora su capacidad de desplazamiento. Esencial para el transporte eficiente de vesículas y
organelos (Aishe, 2014).
Función Biológica
Miosina I
La miosina I hace referencia a una proteína motora compuesta por una molécula globular con una cola corta y una cadena ligera
enrollada justo debajo de la zona globular
 Participa activamente en una variedad de funciones biológicas tales como: Reciclaje de GLUT4 mediado por insulina en adipocitos:
Participa en el proceso de reciclaje de transportadores de glucosa en respuesta a la insulina, crucial para la regulación de la glucosa en
sangre
Su función principal es facilitar el transporte intracelular, movimiento de vesículas y órganos a lo largo de los filamentos de actina
especialmente en procesos como la endocitosis y la exocitosis. También desempeña un papel clave en la adaptación sensorial de las
células ciliadas del oído interno, donde participa en la conversión de señales mecánicas a electrónicas. Además, actúa como un puente
entre la membrana plasmática y el citoesqueleto, ayudando a mantener la forma y organización celular
Miosina II

5. La miosina II contiene dos cadenas pesadas y constituye la cabeza y la cola del filamento de miosina, es una proteína motora
hexamerica. Es responsable de la contracción muscular en tejidos esqueléticos, cardíacos y lisos ya que forma filamentos gruesos en las
células musculares, de esta manera interactúa con la actina para generar contracción muscular.. Además de su rol en los músculos, es
esencial en procesos no musculares como la citocinesis, donde forma el anillo contráctil que separa las células hijas durante la mitosis.
También participa en la migración celular y la generación de tensión cortical, siendo fundamental para mantener la forma celular
Miosina V
La miosina V es una proteína motora de movimiento posesivo que transporta organelos, vesículas y ARN mensajeros a lo largo de los
filamentos de actina en el citoplasma. Está particularmente activa en neuronas, donde moviliza materiales hacia las dendritas y axones,
contribuyendo a la sinapsis y a la plasticidad neuronal. También regula la posición de los orgánulos en células pigmentadas (como los
melanosomas en los melanocitos) y participa en la liberación de vesículas sinápticas
Proceso de contracción por actina y miosina 
La contracción muscular se produce gracias a la interacción entre las proteínas actina y miosina, que forman filamentos delgados y
gruesos, respectivamente, dentro de las fibras musculares
Excitación del músculo: la contracción comienza cuando una señal eléctrica (potencial de acción) llega a la fibra muscular, provocando la
liberación de calcio desde el retículo sarcoplásmico (Heras et al., 2024).
Liberación de calcio: el aumento de calcio en el citoplasma muscular se une a la troponina, que es una proteína asociada a la actina. Esta
unión provoca un cambio conformacional en la troponina que desplaza la tropomiosina, una proteína que bloquea los sitios de unión en la
actina, es decir deja al descubierto los puntos de unión en la actina (Alberts et al., 2014).
Formación de puentes cruzados: la actina y la miosina son las proteínas principales en el proceso de contracción muscular. La miosina
tiene una especie de "cabezas" que pueden unirse y desplazarse a lo largo de la actina cuando el calcio está presente. Entonces con los
sitios de unión expuestos, las cabezas de miosina que están unidas a moléculas de ATP previamente hidrolizadas (ADP + Pi), se
enganchan a la actina formando lo que se llama un “puente cruzado”. Este paso es esencial para que se inicie el ciclo de contracción
(Tortora & Derrickson, 2017).
Importancia de ATP: se tiene en cuenta que cada ciclo de contracción requiere energía en forma de ATP (adenosín trifosfato). La
hidrólisis del ATP en ADP y Pi proporciona energía para las cabezas de miosina lo que provoca que se active permitiendo realizar un
movimiento de arrastre sobre la actina (Marieb & Hoehn, 2019).
Golpe de fuerza : una vez que se forma el puente cruzado, la cabeza de miosina libera el fosfato y después el ADP, lo que provoca un
cambio conformacional que tira del filamento de actina hacia el centro del sarcómero y luego se liberan para unirse a otro punto más
adelante en la actina, repitiendo el ciclo. 
Desacoplamiento: después del golpe de fuerza, una nueva molécula de ATP se une a la cabeza de miosina. Esto provoca que la cabeza
de miosina se desacople de la actina, permitiendo que el ciclo pueda reiniciarse. El proceso de "tira y suelta" de la miosina sobre la actina
provoca el acortamiento de la fibra muscular, generando la contracción. 
Ciclo continuo: este proceso se repite mientras haya suficiente calcio presente y ATP disponible. La contracción muscular continuará
hasta que cesen los impulsos nerviosos y el calcio regrese al retículo sarcoplásmico (Padrón, 2008).

6. Relajación muscular: cuando el impulso nervioso termina, el calcio es bombeado nuevamente al retículo sarcoplásmico, lo que provoca
que la troponina y tropomiosina cubran nuevamente los sitios de unión en la actina, finalizando así la contracción y permitiendo que el
músculo se relaje  (Heras et al., 2024).
Miopatía por almacenamiento de Miosina
La miopatía de almacenamiento de miosina es una alteración que provoca una miopatía que no empeora, o empeora muy lentamente
con el tiempo. Esta alteración se caracteriza por la formación de grumos de proteínas, que contienen una proteína denominada miosina,
en el interior de ciertas fibras musculares.
Este proceso es debido a mutaciones en el gen MYH7, situado en el brazo largo del cromosoma 14 (14q12). Este gen, codifica una
proteína conocida como miosina beta (B) cardíaca de cadena pesada (lo hace menos capaz de formar filamentos gruesos) y esta se
encuentra en el músculo cardíaco y en el tipo I de las fibras musculares esqueléticas. Estas mutaciones alteran la estructura y función de
la miosina, provocando su acumulación en agregados o cuerpos hialinos (cualquier mezcla de moléculas de proteína secundarias,
terciarias o cuaternarias que aparecen como grumos en o fuera de la célula) dentro de las fibras musculares. Los agregados interfieren
en la contracción muscular y dañan las fibras musculares (Viswanathan et al., 2017). 
Por lo general, los signos y síntomas de la miopatía de almacenamiento de miosina se hacen evidentes en la infancia, aunque pueden
manifestarse más tarde. Sin embargo los principales síntomas que provoca esta enfermedad son: debilidad muscular, los individuos
afectados pueden comenzar a caminar más tarde de lo habitual y tienen una marcha de pato, problemas para subir escaleras, y dificultad
para levantar los brazos por encima de la altura del hombro. La debilidad muscular también provoca que algunos individuos afectados
tengan problemas para respirar