Actomyosin ATPase
Myofibrillære proteiner omfatter proteiner fra det tykke filament (hovedsageligt myosin) og det tynde filament (hovedsageligt actin, troponin og tropomyosin). Indfødt hjertemyosin fra pattedyr er sammensat af to myosintunge kæder (HC) og fire myosinlette kæder (LC). De to HC-underenheder i pattedyrs ventrikel (α, β) er kombineret til tre mulige dimerer VI (αα), V2 (αβ) og V3 (ββ), som kan skelnes ved enzymatisk (ATPase) aktivitet, kontraktionshastighed og elektroforetisk mobilitet i ikke-dissocierende geler. Pattedyrhjerternes evne til at udtrykke forskellige isoformer af myosiner giver plasticitet i hjertets reaktion på ændringer i de kardiovaskulære krav. Således kan langsigtede ændringer i ventrikelfunktionen, der følger med udvikling, træning eller ændringer i metaboliske krav (f.eks. sult, hormonelle forhold), imødekommes ved hjælp af strukturelle tilpasninger (Solaro et al., 1989). I modsætning til pattedyrsituationen påvises kun én indfødt myosinisoform i ventriklerne hos de fleste teleosts (Karasinski, 1988; Martinez et al., 1991). Guldfiskens (Carassius auratus L.) ventrikel udviser to isoformer (Karasinski, 1988). Selv om der kun kunne påvises én myosin-isoform i karpens (Cyprinus carpio) ventrikel (Karasinski, 1988), er myosin ATPaseaktiviteten (μmol fosfat frigivet/min/mg myosin) i karpens kompakte myokardie ca. 50 % højere end i det svampede myokardie (Bass et al., 1973). Dette tyder på tilstedeværelsen af mindst to isoformer med forskellig katalytisk aktivitet, som elektroforisk ikke kan skelnes fra hinanden ved hjælp af de hidtil anvendte teknikker. Native myosiner fra atrium migrerer som et enkelt bånd hos fire cyprinider (Tinca tinca L., Rutilis rutilis L., Rutilis rutilis L., Leuciscus leuciscus L., Gobio gobio L.; Karanski, 1988) og en laksefisk (Salvelinus alpinus, L.; Martinez et al, 1991), men to bånd hos tre andre cyprinider (Cyprinus carpio L., Carassius auratus gibelio Bloch, Carassius carassius L.; Karanski, 1988). Native atrial myosin er forskellig fra ventrikelmyosin i hver art (Karanski, 1988; Martinez et al., 1991).
Elektroforese af myosin under denaturerende forhold afslører underenhedssammensætningen (HC, LC). Enkelte HC-underenheder påvises i både ventrikel og atrium hos fjeldørred (Salvelinus alpinus), hvilket er i overensstemmelse med ekspressionen af kun én tilsyneladende indfødt myosin (Martinez et al., 1991). Atrium og ventrikel besidder hver to typer myosin-lyskæder (LC1, LC2) (Karanski, 1988; Martinez et al., 1991). Hver atrial isoform komigrerer med sin ventrikulære modpart på todimensionel gelelektroforese (Martinez et al., 1991).
Forandringer i myofibrillære proteiner forekommer i forhold til akklimatiseringstemperaturen i skeletmuskulaturen (se Guderley og Blier, 1988; Johnston et al., 1990). Johnston et al. (1975) påviste, at guldfiskens skeletmyfibrillære myofibrillære ATPaseaktivitet er 2,8 gange højere i fisk akklimatiseret til 1°C end til 26°C. Der var også tydelige forskelle i termisk stabilitet, som det fremgik af inaktivering ved 37°C. Akklimatiseringsinducerede ændringer i skelet-HC-profiler er ikke blevet fundet ved hjælp af native proteinanalyse (Johnston et al., 1990). Peptidkortlægning af myosinproteiner fra skeletmuskulaturen hos Cyprinus carpio giver kun lidt (α-chymotrypsinbehandlet HC-subfragment-1; Hwang et al., 1991) eller ingen forskel (V8 protease- eller chymotrypsinbehandling af HC; Johnston et al., 1990)) induceret af akklimatisering til forskellige temperaturer. En stigning i messenger RNA (mRNA), der koder for den hurtigt vandrende HC-underenhed, blev påvist under lignende akklimatiseringsregimer (Gerlach et al., 1990). Myofibrillære ændringer er ikke blevet undersøgt i hjertet, hvor kuldeakklimatisering hos nogle fiskearter fører til ændringer i hjertestørrelse, hjertefrekvens og mekanisk effektivitet (f.eks. Graham og Farrell, 1990). Hos pattedyr er der beviser for ændringer i hjertets myosinisoformer i forbindelse med udvikling (V3 til V1) og efter svømmetræning (se Solaro et al., 1989). Igen er der ikke foretaget nogen sammenlignelige undersøgelser i fisk.
Den tynde filamentrygge er dobbeltstrenget F-actin, der består af G-actin-monomerer samlet i filamenter. Energetikken af konformationsændringen i forbindelse med samling varierer mellem fiskearter på en måde, der tyder på en tilpasning af proteinets struktur til både temperatur og hydrostatisk tryk (Swezey og Somero, 1982). Troponin (Tn) består af tre proteiner; TnC er det calciumbindende protein, TnI forhindrer actin i at binde sig til myosinhovederne, og TnT binder tropomyosin. Pattedyrs hjerte besidder kun én isoform af TnC, som deles med langsomt trækkende skeletmuskler, men som adskiller sig fra hurtigt trækkende skeletmuskel-TnC (Solaro et al., 1986). Der sker ændringer i TnI-isoformerne under udviklingen hos pattedyr. Disse forskelle er med til at forklare de forskellige virkninger af acidose på Ca2+-følsomheden af Tn fra nyfødte og voksne rotter (se Solaro et al., 1989). Forskelle mellem arter i pattedyrs og fugles TnC og TnI er tydelige på baggrund af sekvensanalyser (Collins, 1991; Murphy et al., 1991), men tilsvarende fysiologiske forskelle er ikke blevet påvist. Så mange som fem TnT isoformer er blevet identificeret i pattedyrhjerter. Selv om deres funktionelle roller ikke er veletableret, kan de forskellige isoformer påvirke ATPaseaktiviteterne (se Solaro et al., 1989). Intra- og interspecifikke forskelle i hjertets Tn-tropomyosinkomponenter er ikke blevet påvist i fisk.
Isoformer af hjertets myofibrillære proteiner i fisk er ikke blevet observeret i de fleste undersøgelser. Den plasticitet, som isoformerne i pattedyr giver mulighed for, er vigtig for hjertets reaktion på langsigtede ændringer i det kardiovaskulære behov. De fysiologiske effektorer, der fører til ændringer i isoformudtryk hos pattedyr (sult, motion, basal metabolisk hastighed, temperaturtilpasning), kan være meget mere ekstreme hos mange fiskearter. Det er derfor usandsynligt, at forskelligheden af myofibrillære isoformer i fisk er så begrænset, som det fremgår af de hidtidige undersøgelser. Måske kan indførelsen af en bredere vifte af teknikker (f.eks. mRNA-hybridisering; Gerlach et al., 1990) afsløre forskelle i kontraktile proteiner, der i øjeblikket ikke er identificeret ved hjælp af konventionel proteinanalyse.