Actomyosin ATPase
A myofibrilláris fehérjék közé tartoznak a vastag filamentum (főleg miozin) és a vékony filamentum (főleg aktin, troponin és tropomyozin) fehérjéi. Az emlősök natív szívmiozinja két miozin nehézláncból (HC) és négy miozin könnyűláncból (LC) áll. Az emlős kamra két HC alegysége (α, β) három lehetséges dimerré egyesül: VI (αα), V2 (αβ) és V3 (ββ), amelyek enzimes (ATPáz) aktivitás, összehúzódási sebesség és elektroforetikus mobilitás alapján megkülönböztethetők nem disszociáló gélekben. Az emlősök szívének azon képessége, hogy a miozinok különböző izoformáit expresszálja, plaszticitást biztosít a szívnek a kardiovaszkuláris igénybevétel változásaira adott válaszában. Így a kamrafunkció hosszú távú változásai, amelyek a fejlődést, a testmozgást vagy a metabolikus igények változását (pl. éhezés, hormonális körülmények) kísérik, strukturális adaptációkkal elégíthetők ki (Solaro és mtsai., 1989). Az emlősök helyzetétől eltérően a legtöbb teleoszt esetében csak egy natív miozin izoforma mutatható ki a kamrákban (Karasinski, 1988; Martinez et al., 1991). Az aranyhal (Carassius auratus L.) kamrája két izoformát mutat (Karasinski, 1988). Bár a ponty (Cyprinus carpio) kamrájában csak egy miozin izoformát lehetett kimutatni (Karasinski, 1988), a ponty kompakt szívizomzatának miozin ATPáz aktivitása (μmol felszabaduló foszfát/perc/mg miozin) körülbelül 50%-kal magasabb, mint a szivacsos szívizomzaté (Bass et al., 1973). Ez legalább két, katalitikus aktivitásban eltérő izoforma jelenlétére utal, amelyek az eddig alkalmazott technikákkal elektroforetikusan nem különböztethetők meg. A pitvar natív miozinjai egyetlen sávban vándorolnak négy cikrinidában (Tinca tinca L., Rutilis rutilis L. Leuciscus leuciscus L., Gobio gobio L.; Karanski, 1988) és egy lazacfélékben (Salvelinus alpinus, L.; Martinez et al, 1991), de két sávot három másik cifra halfajban (Cyprinus carpio L., Carassius auratus gibelio Bloch, Carassius carassius L.; Karanski, 1988). A natív pitvari miozin minden fajban különbözik a kamrai miozintól (Karanski, 1988; Martinez et al., 1991).
A miozin elektroforézise denaturáló körülmények között feltárja az alegységek összetételét (HC, LC). A sarki süllő (Salvelinus alpinus) kamrájában és pitvarában egyaránt egyetlen HC alegység mutatható ki, ami összhangban van az egyetlen látszólagos natív miozin kifejeződésével (Martinez et al., 1991). A pitvar és a kamra egyaránt kétféle miozin könnyűlánccal rendelkezik (LC1, LC2) (Karanski, 1988; Martinez et al., 1991). Kétdimenziós gélelektroforézis során mindegyik pitvari izoforma komigál a kamrai megfelelőjével (Martinez et al., 1991).
A vázizomzatban a myofibrilláris fehérjék változása az akklimatizációs hőmérséklettel összefüggésben történik (lásd Guderley és Blier, 1988; Johnston et al., 1990). Johnston és munkatársai (1975) kimutatták, hogy az aranyhalak vázizomzatának myofibrilláris ATPáz aktivitása 2,8-szor nagyobb az 1°C-on akklimatizált halakban, mint a 26°C-on. A hőstabilitásban is szembetűnő különbségek mutatkoztak, amit a 37°C-on történő inaktiválódás jelzett. Az akklimatizáció okozta változásokat a váz HC-profiljában nem találtak natív fehérjeelemzéssel (Johnston et al., 1990). A Cyprinus carpio vázizomzatának miozin fehérjéinek peptidtérképezése kevés (α- kimotripszinnel kezelt HC szubfragment-1; Hwang et al., 1991) vagy semmilyen különbséget (HC V8 proteáz vagy kimotripszin kezelése; Johnston et al., 1990)) nem eredményezett a különböző hőmérséklethez való akklimatizáció által kiváltott különbség. A gyorsan vándorló HC alegységet kódoló messenger RNS (mRNS) növekedését észlelték hasonló akklimatizációs rendszerek mellett (Gerlach és mtsai., 1990). A myofibrilláris változásokat nem vizsgálták a szívben, ahol a hidegakklimatizáció néhány halfajnál a szív méretének, a szívfrekvenciának és a mechanikai hatékonyságnak a változásához vezet (pl. Graham és Farrell, 1990). Emlősöknél bizonyíték van a szív miozin izoformáinak változására a fejlődéssel (V3-tól V1-ig), valamint az úszástréning után (lásd Solaro és mtsai., 1989). Ismétlem, halakban nem végeztek hasonló vizsgálatokat.
A vékony filamentumok gerince kettős szálú F-aktin, amely filamentumokká összeállt G-aktin monomerekből áll. Az összeszereléssel járó konformációváltozás energetikája halfajonként változik oly módon, ami a fehérje szerkezetének a hőmérséklethez és a hidrosztatikus nyomáshoz való alkalmazkodására utal (Swezey és Somero, 1982). A troponin (Tn) három fehérjéből áll; a TnC a kalciumkötő fehérje, a TnI gátolja az aktin kötődését a miozinfejekhez, a TnT pedig a tropomiozint köti. Az emlősök szíve a TnC-nek csak egy izoformájával rendelkezik, amely közös a lassú izomzatú vázizommal, de különbözik a gyors izomzatú vázizom TnC-jétől (Solaro és mtsai., 1986). A TnI izoformák változásai az emlősök fejlődése során következnek be. Ezek a különbségek segítenek megmagyarázni az acidózisnak az újszülött és felnőtt patkányok Tn-jének Ca2+ érzékenységére gyakorolt eltérő hatásait (lásd Solaro és mtsai., 1989). Az emlősök és madarak TnC-jének és TnI-jének fajok közötti különbségei szekvenciaelemzésekből nyilvánvalóak (Collins, 1991; Murphy et al., 1991), de megfelelő fiziológiai különbségeket nem sikerült kimutatni. Az emlősök szívében nem kevesebb, mint öt TnT izoformát azonosítottak. Bár funkcionális szerepük nem jól megalapozott, a különböző izoformák befolyásolhatják az ATPáz aktivitást (lásd Solaro és mtsai., 1989). A szív Tn-tropomiozin komponensek intra- és interspecifikus különbségeit nem mutatták ki halakban.
A szív myofibrilláris fehérjék izoformáit halakban a legtöbb vizsgálatban nem figyelték meg. Az emlősökben az izoformák által biztosított plaszticitás fontos a szívnek a kardiovaszkuláris igény hosszú távú változásaira adott válaszában. Az emlősökben az izoformák expressziójának változásához vezető fiziológiai hatások (éhezés, testmozgás, alapanyagcsere, hőmérsékleti adaptáció) számos halfajban sokkal szélsőségesebbek lehetnek. Következésképpen nem valószínű, hogy a szívizofibrilláris izoformák diverziója a halakban annyira korlátozott, mint azt az eddigi vizsgálatok sugallják. Talán a technikák szélesebb körének bevezetése (pl. mRNS hibridizáció; Gerlach et al., 1990) feltárhatja a kontraktilis fehérjék olyan különbségeit, amelyeket jelenleg a hagyományos fehérjeelemzéssel nem azonosítottak.