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Biophysical reviews2020Feb01Vol.12issue(1)

骨格筋における励起制御結合:最近の進行と未回答の質問

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文献タイプ:
  • Journal Article
  • Review
概要
Abstract

励起収縮結合(ECC)は、神経系による筋肉の励起を機械的収縮に結び付ける生理学的プロセスです。骨格筋では、ECCは体細胞神経系によって生成される活動電位で開始され、筋線維膜(Sarcolemma)の脱分極を引き起こします。これは、筋膜に埋め込まれた電圧依存性Ca2+チャネルジヒドロピリジン受容体(DHPR)によって検出される膜貫通電位の急速な変化につながります。DHPRは、収縮信号を別のCa2+チャネル、リアノジン受容体(Ryr1)に伝達し、筋肉網(SR)の膜に埋め込まれ、筋肉縮小を開始するSRから大量のCa2+イオンを放出します。すべての脊椎動物種の骨格筋機能におけるECCの基本的な役割にもかかわらず、プロセスに関与する2つの重要なタンパク質間のコミュニケーション(DHPRとRYR1)間のコミュニケーションを支える分子メカニズムはまだほとんど不明です。この作業の目標は、プロセスに関与するタンパク質の構造と相互作用の観点から、骨格筋におけるECCの理解における最近の進歩をレビューし、現場の未回答の質問を強調することです。

励起収縮結合(ECC)は、神経系による筋肉の励起を機械的収縮に結び付ける生理学的プロセスです。骨格筋では、ECCは体細胞神経系によって生成される活動電位で開始され、筋線維膜(Sarcolemma)の脱分極を引き起こします。これは、筋膜に埋め込まれた電圧依存性Ca2+チャネルジヒドロピリジン受容体(DHPR)によって検出される膜貫通電位の急速な変化につながります。DHPRは、収縮信号を別のCa2+チャネル、リアノジン受容体(Ryr1)に伝達し、筋肉網(SR)の膜に埋め込まれ、筋肉縮小を開始するSRから大量のCa2+イオンを放出します。すべての脊椎動物種の骨格筋機能におけるECCの基本的な役割にもかかわらず、プロセスに関与する2つの重要なタンパク質間のコミュニケーション(DHPRとRYR1)間のコミュニケーションを支える分子メカニズムはまだほとんど不明です。この作業の目標は、プロセスに関与するタンパク質の構造と相互作用の観点から、骨格筋におけるECCの理解における最近の進歩をレビューし、現場の未回答の質問を強調することです。

Excitation-contraction coupling (ECC) is a physiological process that links excitation of muscles by the nervous system to their mechanical contraction. In skeletal muscle, ECC is initiated with an action potential, generated by the somatic nervous system, which causes a depolarisation of the muscle fibre membrane (sarcolemma). This leads to a rapid change in the transmembrane potential, which is detected by the voltage-gated Ca2+ channel dihydropyridine receptor (DHPR) embedded in the sarcolemma. DHPR transmits the contractile signal to another Ca2+ channel, ryanodine receptor (RyR1), embedded in the membrane of the sarcoplasmic reticulum (SR), which releases a large amount of Ca2+ ions from the SR that initiate muscle contraction. Despite the fundamental role of ECC in skeletal muscle function of all vertebrate species, the molecular mechanism underpinning the communication between the two key proteins involved in the process (DHPR and RyR1) is still largely unknown. The goal of this work is to review the recent progress in our understanding of ECC in skeletal muscle from the point of view of the structure and interactions of proteins involved in the process, and to highlight the unanswered questions in the field.

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