Acoplamiento Excitación-Contracción

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

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

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

4 Estructura del músculo esquelético

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

6 Músculo liso

7 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.

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

9 Actina Miosina

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11 100 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)

12 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: , 1978, Peachey and Eisenberg

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

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

15 J Mol Cell Cardiol 37: 417, 2004

16 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…. ?

17 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

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

19 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.

20 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

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22 Dependencia de Calcio de los RyR 1 y RyR 2

23 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.

24 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.

25 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: , 1986

26 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: , 1988

27 wt mutante + DHP-R mutante

28 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: , 1990

29 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: , 1990

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

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

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

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

34 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: , 2001

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