Actomyosin ATPase
Myofibrillaarisiin proteiineihin kuuluvat paksun filamentin (pääasiassa myosiini) ja ohuen filamentin proteiinit (pääasiassa aktiini, troponiini ja tropomyosiini). Nisäkkäiden natiivinen sydänmyosiini koostuu kahdesta myosiinin raskaasta ketjusta (HC) ja neljästä myosiinin kevyestä ketjusta (LC). Nisäkkään kammion kaksi HC-alayksikköä (α, β) yhdistyvät kolmeksi mahdolliseksi dimeeriksi VI (αα), V2 (αβ) ja V3 (ββ), jotka voidaan erottaa toisistaan entsyymiaktiivisuuden (ATPaasi), supistumisnopeuden ja elektroforeettisen liikkuvuuden perusteella ei-dissosioituvissa geeleissä. Nisäkkäiden sydämen kyky ilmentää erilaisia myosiinien isomuotoja mahdollistaa sydämen plastisen vasteen kardiovaskulaaristen vaatimusten muutoksiin. Näin ollen kammion toiminnassa tapahtuviin pitkän aikavälin muutoksiin, jotka liittyvät kehitykseen, liikuntaharjoitteluun tai aineenvaihdunnallisten vaatimusten muutoksiin (esim. nälkäkuolema, hormonaaliset olosuhteet), voidaan vastata rakenteellisilla mukautuksilla (Solaro ym., 1989). Nisäkkäiden tilanteesta poiketen useimpien teleostien kammioissa havaitaan vain yksi natiivi myosiini-isoformi (Karasinski, 1988; Martinez ym., 1991). Kultakalan (Carassius auratus L.) kammiossa on kaksi isoformia (Karasinski, 1988). Vaikka karpin (Cyprinus carpio) kammiossa voitiin havaita vain yksi myosiini-isomuoto (Karasinski, 1988), karpin kompaktin sydänlihaksen myosiini-ATPaasiaktiivisuus (μmol fosfaattia vapautuu/min/mg myosiinia) on noin 50 % korkeampi kuin sienimaisen sydänlihaksen (Bass ym., 1973). Tämä viittaa siihen, että on olemassa ainakin kaksi katalyyttiseltä aktiivisuudeltaan erilaista isomuotoa, joita ei voida erottaa toisistaan elektroforeettisesti tähän mennessä käytetyillä tekniikoilla. Eteisen natiivit myosiinit vaeltavat yhtenä kaistana neljässä särkikalassa (Tinca tinca L., Rutilis rutilis L. Leuciscus leuciscus L., Gobio gobio L.; Karanski, 1988) ja yhdessä lohikalassa (Salvelinus alpinus, L.; Martinez ym, 1991), mutta kaksi kaistaa kolmessa muussa särkikalassa (Cyprinus carpio L., Carassius auratus gibelio Bloch, Carassius carassius L.; Karanski, 1988). Alkuperäinen eteisen myosiini eroaa kammion myosiinista kussakin lajissa (Karanski, 1988; Martinez ym., 1991).
Myosiinin elektroforeesi denaturoivissa olosuhteissa paljastaa alayksikkökoostumuksen (HC, LC). Yksittäisiä HC-alayksiköitä havaitaan sekä arktisen nieriän (Salvelinus alpinus) kammiossa että eteisessä, mikä vastaa vain yhden ilmeisen natiivin myosiinin ilmentymistä (Martinez ym., 1991). Kammiossa ja kammiossa on kummassakin kahdenlaisia myosiinin kevytketjuja (LC1, LC2) (Karanski, 1988; Martinez ym., 1991). Kumpikin eteisen isomuoto vastaa kaksiulotteisessa geelielektroforeesissa kammion vastinettaan (Martinez ym., 1991).
Muutoksia myofibrillaariproteiineissa tapahtuu luurankolihaksessa akklimatisoitumislämpötilan suhteen (ks. Guderley ja Blier, 1988; Johnston ym., 1990). Johnston ym. (1975) osoittivat, että kultakalan luurankolihaksen myofibrillaarisen ATPaasin aktiivisuus on 2,8-kertainen kaloilla, jotka on akklimatisoitu 1 °C:een kuin 26 °C:een. Myös lämpöstabiilisuudessa oli selviä eroja, kuten osoitti inaktivoituminen 37 °C:ssa. Akklimaation aiheuttamia muutoksia luuston HC-profiileissa ei ole havaittu natiiviproteiinianalyysin avulla (Johnston ym., 1990). Cyprinus carpion luurankolihaksen myosiiniproteiinien peptidikartoitus tuottaa vain vähän (α-kymotrypsiinikäsitelty HC-subfragmentti-1; Hwang ym., 1991) tai ei lainkaan eroa (V8-proteaasi- tai kymotrypsiinikäsitelty HC; Johnston ym., 1990)), joka on indusoitunut eri lämpötiloihin akklimatisoitumisesta. Nopeasti vaeltavaa HC-alayksikköä koodaavan sanansaattaja-RNA:n (mRNA) lisääntyminen havaittiin samankaltaisissa akklimatisointiohjelmissa (Gerlach et al., 1990). Myofibrillaarisia muutoksia ei ole tutkittu sydämessä, jossa kylmäaklimaatio johtaa joillakin kalalajeilla muutoksiin sydämen koossa, sykkeessä ja mekaanisessa tehokkuudessa (esim. Graham ja Farrell, 1990). Nisäkkäillä on todisteita sydämen myosiini-isoformien muutoksista suhteessa kehitykseen (V3-V1) ja uimaharjoittelun jälkeen (ks. Solaro ym., 1989). Myöskään kaloilla ei ole tehty vastaavia tutkimuksia.
Ohuiden filamenttien selkäranka on kaksisäikeistä F-aktiiniä, joka koostuu filamenteiksi kootuista G-aktiinimonomeereistä. Kokoonpanoon liittyvän konformaatiomuutoksen energetiikka vaihtelee kalalajien välillä tavalla, joka viittaa proteiinin rakenteen sopeutumiseen sekä lämpötilaan että hydrostaattiseen paineeseen (Swezey ja Somero, 1982). Troponiini (Tn) koostuu kolmesta proteiinista; TnC on kalsiumia sitova proteiini, TnI estää aktiinia sitoutumasta myosiinin päihin ja TnT sitoo tropomyosiinia. Nisäkkäiden sydämessä on vain yksi TnC:n isoformi, joka on yhteinen hitaasti nykivien luurankolihasten kanssa mutta eroaa nopeasti nykivien luurankolihasten TnC:stä (Solaro ym., 1986). Nisäkkäiden kehityksessä tapahtuu muutoksia TnI-isomuodoissa. Nämä erot auttavat selittämään asidoosin erilaiset vaikutukset vastasyntyneiden ja aikuisten rottien Tn:n Ca2+-herkkyyteen (ks. Solaro ym., 1989). Nisäkkäiden ja lintujen TnC:n ja TnI:n lajien väliset erot ovat ilmeisiä sekvenssianalyysien perusteella (Collins, 1991; Murphy ym., 1991), mutta vastaavia fysiologisia eroja ei ole osoitettu. Nisäkkäiden sydämissä on tunnistettu jopa viisi TnT-isoformia. Vaikka niiden funktionaalista roolia ei ole vahvistettu hyvin, eri isomuodot voivat vaikuttaa ATPaasiaktiivisuuteen (ks. Solaro ym., 1989). Sydämen Tn-tropomyosiinikomponenttien intra- ja interspesifisiä eroja ei ole osoitettu kaloilla.
Sydämen myofibrillaaristen proteiinien isomuotoja kaloilla ei ole havaittu useimmissa tutkimuksissa. Nisäkkäiden isoformien mahdollistama plastisuus on tärkeää sydämen reagoinnissa kardiovaskulaarisen kysynnän pitkäaikaisiin muutoksiin. Fysiologiset tekijät, jotka johtavat muutoksiin nisäkkäiden isoformien ilmentymisessä (nälkä, liikunta, perusaineenvaihdunta, lämpötila-adaptaatio), voivat olla paljon äärimmäisempiä monissa kalalajeissa. Näin ollen on epätodennäköistä, että sydämen myofibrillaaristen isoformien erilaisuus kaloissa olisi niin vähäistä kuin tähän mennessä tehdyissä tutkimuksissa on esitetty. Ehkäpä laajempien tekniikoiden käyttöönotto (esim. mRNA-hybridisaatio; Gerlach ym., 1990) voi paljastaa eroja supistuvissa proteiineissa, joita ei tällä hetkellä tunnisteta tavanomaisen proteiinianalyysin avulla.