Actomiozina ATPază
Proteinele miofibrilare le includ pe cele ale filamentului gros (în principal miozina) și ale filamentului subțire (în principal actina, troponina și tropomiozina). Miozina cardiacă nativă a mamiferelor este compusă din două lanțuri grele de miozină (HC) și patru lanțuri ușoare de miozină (LC). Cele două subunități HC din ventriculul mamiferelor (α, β) sunt combinate în trei posibili dimeri VI (αα), V2 (αβ) și V3 (ββ), care pot fi distinși prin activitatea enzimatică (ATPază), ratele de contracție și mobilitatea electroforetică în geluri nedisociante. Capacitatea inimii mamiferelor de a exprima diferite izoforme de miozine asigură plasticitatea răspunsului cardiac la schimbările în cerințele cardiovasculare. Astfel, modificările pe termen lung ale funcției ventriculare care însoțesc dezvoltarea, antrenamentul pentru exerciții fizice sau modificări ale cerințelor metabolice (de exemplu, înfometare, condiții hormonale) pot fi satisfăcute prin adaptări structurale (Solaro et al., 1989). Spre deosebire de situația mamiferelor, doar o singură izoformă nativă de miozină este detectată în ventriculii majorității teleostelor (Karasinski, 1988; Martinez et al., 1991). Ventriculul peștelui auriu (Carassius auratus L.) prezintă două izoforme (Karasinski, 1988). Deși doar o singură izoformă de miozină a putut fi detectată în ventriculul crapului (Cyprinus carpio) (Karasinski, 1988), activitatea ATPazei miozinei (μmol fosfat eliberat/min/mg miozină) din miocardul compact al crapului este cu aproximativ 50% mai mare decât cea din miocardul spongios (Bass et al., 1973). Acest lucru sugerează prezența a cel puțin două izoforme care diferă în ceea ce privește activitatea catalitică, care nu se pot distinge din punct de vedere electroforetic cu ajutorul tehnicilor aplicate până în prezent. Miozinele native ale atriului migrează ca o singură bandă la patru ciprinide (Tinca tinca L., Rutilis rutilis L. Leuciscus leuciscus L., Gobio gobio L.; Karanski, 1988) și la un salmonid (Salvelinus alpinus, L.; Martinez et al, 1991), dar două benzi la alte trei ciprinide (Cyprinus carpio L., Carassius auratus gibelio Bloch, Carassius carassius L.; Karanski, 1988). Miozina atrială nativă este distinctă de cea ventriculară la fiecare specie (Karanski, 1988; Martinez et al., 1991).
Electroforeza miozinei în condiții denaturante relevă compoziția subunităților (HC, LC). Subunități HC unice sunt detectate atât în ventriculul, cât și în atriul de la păstrăvul arctic, (Salvelinus alpinus), în concordanță cu expresia unei singure miosine native aparente (Martinez et al., 1991). Atriul și ventriculul posedă fiecare două tipuri de lanțuri ușoare de miozină (LC1, LC2) (Karanski, 1988; Martinez et al., 1991). Fiecare izoformă atrială comasează cu omologul său ventricular pe electroforeza pe gel bidimensional (Martinez et al., 1991).
Schimbări ale proteinelor miofibrilare apar în raport cu temperatura de aclimatizare în mușchiul scheletic (vezi Guderley și Blier, 1988; Johnston et al., 1990). Johnston și colab. (1975) au demonstrat că activitatea ATPazei miofibrilare scheletice a peștilor aurii este de 2,8 ori mai mare la peștii aclimatizați la 1°C decât la 26°C. De asemenea, au fost evidente diferențe marcante în ceea ce privește stabilitatea termică, după cum indică inactivarea la 37°C. Modificările induse de aclimatizare în profilurile HC ale scheletului nu au fost constatate cu ajutorul analizei proteinelor native (Johnston et al., 1990). Cartografierea peptidică a proteinelor miozinei din mușchiul scheletic al Cyprinus carpio produce puține (subfragmentul HC-1 tratat cu α-chimotripsină; Hwang et al., 1991) sau nicio diferență (tratamentul cu protează V8 sau chimotripsină al HC; Johnston et al., 1990)) indusă de aclimatizarea la diferite temperaturi. O creștere a ARN mesager (ARNm) care codifică pentru subunitatea HC care migrează rapid a fost detectată în regimuri de aclimatizare similare (Gerlach și colab., 1990). Modificările miofibrilare nu au fost examinate la nivelul inimii, unde aclimatizarea la frig la unele specii de pești duce la modificări ale dimensiunii inimii, ritmului cardiac și eficienței mecanice (de exemplu, Graham și Farrell, 1990). La mamifere, există dovezi pentru modificări ale izoformelor miozinei cardiace în legătură cu dezvoltarea (de la V3 la V1) și după antrenamentul de înot (a se vedea Solaro et al., 1989). Din nou, nu au existat studii comparabile la pești.
Spina vertebrală a filamentelor subțiri este F-actina bicatenară, compusă din monomeri de G-actină asamblați în filamente. Energia schimbării de conformație asociată cu asamblarea variază între speciile de pești într-un mod care sugerează adaptarea structurii proteinei atât la temperatură cât și la presiunea hidrostatică (Swezey și Somero, 1982). Troponina (Tn) este compusă din trei proteine; TnC este proteina de legare a calciului, TnI inhibă legarea actinei la capetele de miozină, iar TnT se leagă de tropomiozină. Inima mamiferelor posedă doar o singură izoformă de TnC, împărtășită de mușchiul scheletic cu contracție lentă, dar distinctă de TnC din mușchiul scheletic cu contracție rapidă (Solaro et al., 1986). Modificări ale izoformelor TnI apar în dezvoltarea mamiferelor. Aceste diferențe ajută la explicarea efectelor diferențiate ale acidozei asupra sensibilității la Ca2+ a Tn de la nou-născuți și șobolani adulți (a se vedea Solaro et al., 1989). Diferențele interspecii în TnC și TnI de la mamifere și păsări sunt evidente din analizele de secvență (Collins, 1991; Murphy et al., 1991), dar diferențele fiziologice corespunzătoare nu au fost demonstrate. Nu mai puțin de cinci izoforme TnT au fost identificate în inimile mamiferelor. Deși rolurile lor funcționale nu sunt bine stabilite, diferitele izoforme pot afecta activitățile ATPazei (a se vedea Solaro et al., 1989). Diferențele intra- și interspecifice ale componentelor cardiace Tn-tropomiozină nu au fost demonstrate la pești.
În majoritatea studiilor nu au fost observate izoforme ale proteinelor miofibrilare cardiace la pești. Plasticitatea permisă de izoforme la mamifere este importantă în răspunsul inimii la modificările pe termen lung ale cererii cardiovasculare. Efectorii fiziologici care duc la modificări ale expresiei izoformelor la mamifere (înfometare, exerciții fizice, rata metabolică bazală, adaptarea la temperatură) pot fi mult mai extreme la multe specii de pești. În consecință, este puțin probabil ca divergența izoformelor miofibrilare cardiace la pești să fie atât de limitată pe cât sugerează studiile efectuate până în prezent. Poate că introducerea unei game mai largi de tehnici (de exemplu, hibridizarea ARNm; Gerlach et al., 1990) poate dezvălui diferențe în proteinele contractile care nu sunt identificate în prezent cu ajutorul analizei convenționale a proteinelor.
.