Actomyosin ATPase
Myofibrillära proteiner omfattar proteiner från de tjocka filamenten (främst myosin) och de tunna filamenten (främst aktin, troponin och tropomyosin). Nativt hjärtmyosin från däggdjur består av två tunga myosinkedjor (HC) och fyra lätta myosinkedjor (LC). De två HC-underenheterna i däggdjurens ventrikel (α, β) kombineras till tre möjliga dimerer VI (αα), V2 (αβ) och V3 (ββ), som kan särskiljas genom enzymatisk (ATPas) aktivitet, kontraktionshastighet och elektroforetisk rörlighet i icke-dissocierande geler. Däggdjurshjärtats förmåga att uttrycka olika isoformer av myosiner ger plasticitet i hjärtats svar på förändringar i de kardiovaskulära kraven. Långsiktiga förändringar i ventrikelfunktionen i samband med utveckling, motionsträning eller förändringar i metaboliska krav (t.ex. svält, hormonella förhållanden) kan därför mötas av strukturella anpassningar (Solaro et al., 1989). Till skillnad från situationen hos däggdjur upptäcks endast en inhemsk myosinisoform i ventriklarna hos de flesta teleoster (Karasinski, 1988; Martinez et al., 1991). Guldfiskens (Carassius auratus L.) ventrikel uppvisar två isoformer (Karasinski, 1988). Även om endast en myosinisoform kunde påvisas i karpens (Cyprinus carpio) ventrikel (Karasinski, 1988) är myosin ATPase-aktiviteten (μmol fosfat som frigörs/min/mg myosin) i karpens kompakta myokardium ca 50 % högre än i det svampiga myokardiet (Bass et al., 1973). Detta tyder på att det finns minst två isoformer som skiljer sig åt i katalytisk aktivitet och som är elektroforetiskt omöjliga att skilja åt med de tekniker som hittills använts. Förmakets ursprungliga myosiner migrerar som ett enda band hos fyra cyprinider (Tinca tinca L., Rutilis rutilis L., Leuciscus leuciscus L., Gobio gobio L.; Karanski, 1988) och en laxfisk (Salvelinus alpinus, L.; Martinez et al, 1991), men två band hos tre andra cyprinider (Cyprinus carpio L., Carassius auratus gibelio Bloch, Carassius carassius L.; Karanski, 1988). Det naturliga förmaksmyosinet skiljer sig från myosinet i ventrikeln hos varje art (Karanski, 1988; Martinez et al., 1991).
Elektrofores av myosin under denaturerande förhållanden avslöjar sammansättningen av underenheter (HC, LC). Enstaka HC-underenheter påvisas i både ventrikel och förmak hos röding (Salvelinus alpinus), vilket är förenligt med uttrycket av endast ett uppenbart inhemskt myosin (Martinez et al., 1991). Atrium och ventrikel har vardera två typer av myosinljuskedjor (LC1, LC2) (Karanski, 1988; Martinez et al., 1991). Varje förmaksisoform komigrerar med sin ventrikulära motsvarighet vid tvådimensionell gelelektrofores (Martinez et al., 1991).
Förändringar i myofibrillära proteiner sker i samband med acklimatiseringstemperaturen i skelettmuskulaturen (se Guderley och Blier, 1988; Johnston et al., 1990). Johnston et al. (1975) visade att guldfiskars skeletala myofibrillära ATPaseaktivitet är 2,8 gånger högre hos fiskar som acklimatiserats till 1 °C än till 26 °C. Dessutom var tydliga skillnader i termisk stabilitet uppenbara, vilket indikeras av inaktivering vid 37°C. Acklimatiseringsinducerade förändringar i skelettets HC-profiler har inte hittats med hjälp av nativ proteinanalys (Johnston et al., 1990). Peptidkartläggning av myosinproteiner i skelettmuskulaturen hos Cyprinus carpio ger liten (α-chymotrypsinbehandlat HC-subfragment-1; Hwang et al., 1991) eller ingen skillnad (V8-proteas- eller chymotrypsinbehandling av HC; Johnston et al., 1990)) inducerad av acklimatisering till olika temperaturer. En ökning av messenger RNA (mRNA) som kodar för den snabbt vandrande HC-underenheten upptäcktes under liknande acklimatiseringsregimer (Gerlach et al., 1990). Myofibrillära förändringar har inte undersökts i hjärtat, där kall acklimatisering hos vissa fiskarter leder till förändringar i hjärtstorlek, hjärtfrekvens och mekanisk effektivitet (t.ex. Graham och Farrell, 1990). Hos däggdjur finns det belägg för förändringar i hjärtats myosinisoformer i samband med utveckling (V3 till V1) och efter simträning (se Solaro et al., 1989). Återigen har det inte gjorts några jämförbara studier på fisk.
Den tunna filamentens ryggrad är dubbelsträngat F-actin, som består av G-actin-monomerer som är sammanfogade till filament. Energin i konformationsförändringen i samband med sammansättningen varierar mellan olika fiskarter på ett sätt som tyder på en anpassning av proteinets struktur till både temperatur och hydrostatiskt tryck (Swezey och Somero, 1982). Troponin (Tn) består av tre proteiner; TnC är det kalciumbindande proteinet, TnI hindrar aktin från att binda till myosinhuvuden och TnT binder tropomyosin. Däggdjurshjärtat har endast en isoform av TnC, som delas med långsamt ryckande skelettmuskulatur men som skiljer sig från snabbt ryckande skelettmuskulaturens TnC (Solaro et al., 1986). Förändringar i TnI-isoformerna sker under däggdjurens utveckling. Dessa skillnader bidrar till att förklara de olika effekterna av acidos på Ca2+-känsligheten hos Tn från nyfödda och vuxna råttor (se Solaro et al., 1989). Skillnader mellan arter i däggdjurs och fåglars TnC och TnI är uppenbara genom sekvensanalyser (Collins, 1991; Murphy et al., 1991), men motsvarande fysiologiska skillnader har inte påvisats. Så många som fem TnT-isoformer har identifierats i däggdjurshjärtan. Även om deras funktionella roller inte är väl etablerade kan de olika isoformerna påverka ATPaseaktiviteten (se Solaro et al., 1989). Intra- och interspecifika skillnader i hjärtats Tn-tropomyosinkomponenter har inte påvisats i fisk.
Isoformer av hjärtats myofibrillära proteiner i fisk har inte observerats i de flesta studier. Den plasticitet som isoformerna hos däggdjur ger är viktig för hjärtats reaktion på långsiktiga förändringar i den kardiovaskulära efterfrågan. De fysiologiska effektorer som leder till förändringar i uttrycket av isoformer hos däggdjur (svält, motion, basal metabolisk hastighet, temperaturanpassning) kan vara mycket mer extrema hos många fiskarter. Följaktligen är det osannolikt att diveristensen av myofibrillära isoformer i fiskar är så begränsad som de hittills utförda studierna antyder. Kanske kan införandet av ett bredare utbud av tekniker (t.ex. mRNA-hybridisering; Gerlach et al., 1990) avslöja skillnader i kontraktila proteiner som för närvarande inte identifierats med hjälp av konventionell proteinanalys.