Acoplamiento Excitación-Contracción Tipos de músculos: liso estriado: esquelético y cardiaco

Ratón transgénico que expresa proteínas fluorescentes Ratón transgénico que expresa proteínas fluorescentes. Axones motores: verdes, prot. sinapsis: naranjas (¿les parece bonito?)

Excitacion…….”agente intermediario”……..Contraccion Contraccion NO necesita Ca ext. Contraccion SI necesita Ca ext.

Estructura del músculo esquelético

Corte longitudinal y transversal Long. Sarcomero ~ 2,5 m

Músculo liso

Músculo cardíaco Discos intercalados Los discos intercalados contienen desmosomas y “gap junctions” que dan cuenta de la comunicación electrica entre las células del tejido cardiaco.

Diametros: 30 a 150m, largo: muy variable

Actina Miosina

100 m X = (2Dt)1/2 Dca = 10-6 cm2/s En 1 s  14 m Pico contraccion ocurre en  0.2 s Huxley y Taylor Despolarizaciones graduales  [K+]ext  contracturas graduales (Hodgkin y Horowicz) (Descripción en libro Latrorre y cols. y en apunte)

Reconstrucción de la red del Tubulo transverso en músculo de rana En una fibra de m. esquelético, los tubulos t “abarcan” toda la sección cruzada (cross section) en cada linea z, ver detalles en libro Latorre y cols. Biophys J 22: 145-154, 1978, Peachey and Eisenberg

Enzimas que participan en la generacion de IP3 IP3R, importante en señalización de acoplamiento Excitación-transducción en núcleo.

Los “pies” (RyR) Tubulo-t Vesícula Reticulo sarcoplásmico

J Mol Cell Cardiol 37: 417, 2004

RyR: Homotetramero, cada subunidad ~ 560.000 D RyR 1: m esqueletico RyR 2: m.cardiaco y cerebro RyR 3: neuronas y m. esqueletico Modulado por…. ?

Moduladores endogenos: calcio magnesio ATP Ca-calmodulina Moduladores farmacologicos (algunos) : rianodina, cafeina, rapamicina, FK506 Otros reguladores: fosforilación, estado redox, nitrosilación, etc. “Andamio” para: PKA, fosfatasas, sorcina, triadina, juntina, calsecuestrina, FKPB12

J Mol Cell Cardiol 37: 417, 2004 FK506, rapamicina

Evidencias de participación del retículo en el proceso de contracción. Factor de relajación: RS Segregación de Ca ATPasa y calsequestrina en RS Despolarización es parámetro que importa, no flujos de Na o K ¿Sensor de la despolarización? Consecuencia del cambio en campo eléctrico: cambio en posición de residuos cargados del sensor  “corriente de carga intramembrana” (corriente de compuerta o gating current) detalles en libro Latorre y cols.

El sitio de unión de DHP de músculo esquelético es un canal de calcio (tipo L) Unión de DHP al receptor purificado TT: 300 canales/µm2 Receptor incorporado en bicapas  35 mV, 20 pS en 90 mM Ba Control, - 30 mV También se encontró modulación por PKA 10 M Bay K (activador) Nature 323: 66-68, 1986

Dependencia de Calcio de los RyR 1 y RyR 2

Los RyR presentan tres modos de activación por calcio Low Po. Forma de campana, baja probabilidad de apertura. Intermedio = MS (Mammalian Skeletal muscle). Forma de campana, alta probabilidad de apertura C = Cardíaco Marengo, Bull, Hidalgo FEBS Letters 383:56,1996.

Efecto de Ryanodina y Cafeina sobre el RyR 1 La activaciónpor Ryanodina ocurre en concentraciones micromolares, con valores mas altos se estabiliza el estado cerrado.

Ir se inactiva al despolarizar Ratones disgénicos en que acoplamiento E-C falla, no tienen I lenta de calcio I rápida Ir se inactiva al despolarizar I lenta (enmascara Ir) Fibras esqueléticas mutantes Fibras esqueléticas normales El lento curso temporal de la corriente hace pensar que no participa directamente en el acoplamiento E-C pero que la proteína (canal) por donde pasa la corriente es el sensor de potencial. Nature 320: 168-170, 1986

Contracciones espontaneas Expresión del cDNA para DHP-R repara el defecto en acoplamiento E-C en ratones disgénicos Mutante Contracciones espontaneas Contracciones inducidas WT Mutante + cDNA DHP-R Cultivos primarios de miotubos ¿Cómo medir contracción? Nature 336: 134-139, 1988

wt mutante + DHP-R mutante

El DHP-R esquelético tiene diferentes características que el cardiaco Miotubos disgénicos que expresan DHP-R esquelético (a) o caridaco (b) norm - Ca norm -Ca, + Cd Nature 344: 451-453, 1990

Regiones del DHP-R que definen “estilo” de acoplamiento + Ca - Ca +Cd Regiones del DHP-R que definen “estilo” de acoplamiento esquelético cardiaco esquel cardiaco Nature 346: 567-569, 1990

Corrientes llevadas por la subunidad  del DHPR 3 nA esq 10 nA card Nature 352: 800-803, 1991

Como se determino que sector del DHPR determina cinetica de la corriente Nature 352: 800-803, 1991 Segmento S3 y linker S3-S4 del primer “repetido”

Resumen de eventos relacionados con acoplamiento E-C en músculo esquelético

“Acoplamiento electrostatico” “CICR” En músculo cardiaco el acoplamiento es mediado por la entrada de calcio desde el exterior, “Calcium induced Calcium release”

Acoplamiento E-T: Señales lentas de calcio Una despolarización mantenida induce una señal de calcio rápida y una lenta Algunas características: La señal lenta esta relacionada con cambios en la expresión de genes tempranos. El sensor para la señal lenta parece ser el DHPR (ya que desaparece + nifedipina). La señal lenta desaparece cuando se usan inhibidores del IP3R. En la señal lenta prarticipan proteinas G (desaparece con toxina pertussis) J Cell Science 114: 3673-3683, 2001

Posibles etapas involucradas en control de expresión génica mediada por actividad en músculo esquelético Biol Res 35: 195-202, 2002