Importancia del calcio en la contracción muscular

Imagen 13: Recuperado de https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/myosin-atpase

Ampliación sobre la regulación de la contracción muscular: Actina, troponina y tropomiosina

La contracción muscular en el músculo estriado es un proceso altamente regulado que involucra la interacción entre proteínas estructurales y reguladoras. La actina, la troponina y la tropomiosina desempeñan roles fundamentales en este mecanismo, cuya activación está mediada por la concentración de calcio intracelular.

1. Estructura y función de las proteínas involucradas

Actina: Es una proteína globular que se polimeriza para formar filamentos delgados (F-actina). Estos filamentos se organizan en una doble hélice que constituye la estructura básica del sarcómero, la unidad funcional del músculo estriado.
Troponina: Es un complejo proteico compuesto por tres subunidades: troponina C (TnC), troponina I (TnI) y troponina T (TnT). TnC se une al calcio, TnI inhibe la interacción actina-miosina y TnT se une a la tropomiosina. La unión del calcio a TnC provoca un cambio conformacional que permite la interacción entre actina y miosina.
Tropomiosina: Es una proteína fibrosa que se enrolla a lo largo de los filamentos de actina. En reposo, bloquea los sitios de unión de la miosina en la actina. La unión del calcio a la troponina induce un cambio conformacional en la tropomiosina, exponiendo dichos sitios y permitiendo la contracción muscular.

2. Mecanismo de contracción: el ciclo de los puentes cruzados

La contracción muscular se basa en el modelo del deslizamiento de los filamentos. Cuando un impulso nervioso llega a la fibra muscular, se libera calcio desde el retículo sarcoplasmático. El calcio se une a TnC, lo que provoca un cambio conformacional en el complejo troponina-tropomiosina. Este cambio desplaza la tropomiosina, exponiendo los sitios de unión de la miosina en la actina. Las cabezas de miosina se unen a estos sitios, formando puentes cruzados. La hidrólisis de ATP proporciona la energía para que las cabezas de miosina se muevan, deslizando los filamentos de actina y acortando el sarcómero, lo que resulta en la contracción muscular.

3. Regulación de la contracción y relajación

La contracción continúa mientras haya niveles elevados de calcio en el citosol. Una vez que cesa el estímulo nervioso, el calcio es bombeado de vuelta al retículo sarcoplasmático por la bomba de calcio ATPasa. La disminución de la concentración de calcio provoca que la troponina vuelva a su conformación original, lo que permite que la tropomiosina recubra los sitios de unión de la miosina en la actina, deteniendo la contracción y permitiendo la relajación muscular.

4. Importancia clínica y fisiológica

Alteraciones en cualquiera de estas proteínas pueden afectar la función muscular. Por ejemplo, mutaciones en la troponina pueden conducir a miopatías cardíacas familiares, mientras que disfunciones en la tropomiosina pueden alterar la regulación de la contracción muscular. Comprender estos mecanismos es esencial para el diagnóstico y tratamiento de diversas enfermedades musculares.

Referencias

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