Секреты крыльев водяных клопов проливают свет на сердцебиение

Исследование под руководством Р. Дж. Перц-Эдвардса, доктора философии из Медицинского центра Университета Дьюка, объясняет, как работает летательная мышца насекомых, в частности, как они осуществляют так называемую «активацию растяжением» — научную загадку длиной более 60 лет.

Результаты важны, потому что ВСЕ поперечнополосатые мышцы (включая сердечную и скелетную) в разной степени проявляют активацию растяжением.

«Она наиболее сильно развита в летательных мышцах насекомых, но также ярко выражена в сердечной мышце, где, вероятно, лежит в основе так называемого закона Франка-Старлинга сердца. Он, по сути, гласит: чем больше крови наполняет ваше сердце во время диастолы, тем сильнее оно сжимается, чтобы вытолкнуть кровь», — сказал Перц-Эдвардс. «Наше открытие молекулярной «привязи» у гигантского водяного клопа потенциально предлагает новую парадигму для понимания активации растяжением в других мышцах, таких как сердечная».

Команда собрала рентгеновские дифракционные «фильмы» в реальном времени о мышцах насекомых, циклически растягивая и расслабляя их, чтобы имитировать поведение в полете. Изменяющиеся паттерны в фильмах отражают молекулярные изменения в мышцах в ответ на растяжение и сокращение. На основе этих изменений группа вывела новый молекулярный механизм активации растяжением, который включает знакомый мышечный белок, используемый необычным способом.

«Мы обнаружили молекулярные «привязи», которые мы называем «мостиками тропонина». Они буквально оттягивают другую молекулу, тропомиозин, в сторону, когда мышца растягивается», — сказал ведущий исследователь Р. Дж. Перц-Эдвардс. «Без растяжения моторный белок миозин не может дотянуться до своего партнера, актина, чтобы выполнить работу мышцы по сокращению, потому что тропомиозин физически блокирует его. Но при растяжении мостики тропонина оттягивают тропомиозин в сторону и позволяют мышце сокращаться».