O documento discute a bioquímica do músculo cardíaco, especificamente a estrutura das proteínas contráteis. Aborda a estrutura e função da miosina, tropomiosina, troponina, actina e titina, e como elas interagem para permitir a contração muscular cardíaca. Também discute diferenças entre a contração do músculo cardíaco e esquelético.

1. Bioquímica do Músculo Cardíaco:
Estrutura das Proteínas Contráteis.
Prof. Mário – IBqM - UFRJ

2. Músculo: Tipos e Controle de Contração
Esquelético Cardíaco Liso

3. Visão Geral da Contração Cardíaca

4. Músculo: Estrutura Muscular

5. Músculo Esquelético em Detalhe.

6. Estímulo Nervoso da Contração do Músculo
Esquelético em Detalhe.

7. Acomplamento Excitação-Contração
no Musculo Esquelético

8. Dinâmica da Contração Muscular

9. Estrutura da Unidade Contrátil:
O Sarcômero

10. Interação Proteína-Proteína:
Contração Muscular

12. Miosina
• O Homohexâmero possui massa molecular total de 540 kDa.
• Consiste de
• 4 cadeias leves (4 x 20 kDa)
• 2 cadeias pesadas (2 x 220 kDa),
• Cabeça globular na porção N-terminal, contendo as unidades
menores
• Cauda com 150 nm de comprimento que se entrelaçam para
formar uma super hélice
20 kDa
220 kDa
Trypsin
Papain

13. Cadeias leves em azul, 20 KDa; cadeias pesadas em rosa, 200 KDa.

15. • S1 = subfragmento 1 onde se dá a hidrólise da ATP.
• 2 pontos de mobilidade, braço e cabeça.

16. Miosina – Fragmento S1
• O domínio catalítico é o responsável pela hidrólise de ATP.
• Ligante químico: ATP e Ca2+
Catalytic Domain
ATP-Binding Site
Actin-Binding Site
ELC
RLC

17. Filamento Grosso de Miosina
• O conjunto formado por 200 moléculas de miosinas formam um filamento espesso que
representa 65% do total de proteínas da fibra muscular.
• Uma mutação genética da miosina está associado com aproximadamente 40% dos casos de
Cardiomiopatia Hipertrófica (HCM).

18. Visão Geral da Miosina

19. Tropomiosina
• O monômero possui 64 kDa.
• Se extende ao longo do filamento de Actina, numa sobreposição de
moléculas do tipo Head-to-Tail.
• É composta de 2 -hélices antiparalelas, que se entrelaçam para formar
complexo homodimérico.
1 30 190 284
NH2 - Tropomiosina - COO-
NH2 - Tropomiosina - COO-
1 30 190 284
COO–
NH2
COO–
NH2 NH2
COO–
NH2
COO–
PDB: 1C1G

20. Tropomiosina
• Existem 4 genes que codificam para a tropomiosina,
• TPM1: Tropomiosina 1 (alpha)
• TPM2: Tropomiosina 2 (beta)
• TPM3: Tropomiosina 3
• TPM4: Tropomiosina 4
• Os genes mais estudados são:
• TPM1: Mutação nesse gene está associado com uma
cardiomiopatia hipertrófica familiar do tipo 3.
• TPM2: Troca de aminoácidos resulta em fraqueza muscular e
deformidades no membro distal.
• TPM3: Mutação nesse gene resulta em miopatia autossomal
dominante e câncer.
Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol (March 18, 2004)

21. Troponina

22. Troponina
• A detecção da Troponina T e I no sangue são indicadores de
injúria no cardiomiócito !!!!
– Infarte do miocárdio -
– Vasoespasmo coronariano -
– Taquicardia severa - taquicardia supraventricular devido ao aumento na
demanda de oxigênio ou suprimento inadequado do músculo coração.
– Falha cardíaca - morte ou anomalias do ritmo ventricular.
– Cardiomiopatias dilatadas ou hipertróficas.
– E muitas outras doenças ( Troponina T no sangue = indicativo falência
renal) confirmar

23. Troponina
• Complexo heterotrimérico formado por três proteínas regulatórias com 78 kDa:
• Troponina T – Forma o complexo troponina-tropomiosina.
• Troponina C – Liga íons de Ca2+ para produzir a troca conformacional da Troponina I.
• Troponina I – Liga o complexo troponina-tropomiosina ao miofilamento de actina.

24. Troponina C
• No músculo esquelético a Troponina C, possui 4 sítios de ligação ao Cálcio
• No músculo cardíaco a Troponina C, possui 3 sítios de ligação ao Cálcio
Ca2+
Ca2+
Ca2+ Ca2+
Troponina C
Ca2+
Ca2+

25. Actina
Mg2+
Mg2+
ATP
Mg2+
• Proteína mais abundante nas células eucarióticas.
• Importante papel na motilidade, regulação e forma da célula.
• Defeitos neste gene tem sido associado com com cardiomiopatia dilatada idiopática (IDC) e cardiomiopatia
hipertrofica familiar (FHC).

26. Actina
• O Monômero, a G-Actina, possui 42 kDa de massa molecular.
• A F-Actina, o polímero, representa de 20-25% da estrutura muscular.
• Exerce sua função pela polimerização em filamento de F-actina.
• Ligantes químicos: ATP e Mg2+
Increase [Mg2+]
Decrease [Mg2+]
Hydrolysis of ATP occurs yielding
ADP/Pi/G-Actin Subunits in filament
ATP ATP
ATP/G-Actin
subunits added
5-10X faster

27. Mecanismo de Ação do Complexo Troponina-
Tropomiosina-Actina

28. Arranjo Estrutural do Complexo
Troponina-Tropomiosina-Actina

29. Arranjo Estrutural do Complexo Troponina-
Tropomiosina-Actina-Miosina

30. Efeito bloqueador da interação Actina-
Miosina

31. ATP e a Contração Muscular: Fases 1 e 2
• Fase 1:
• Em repouso a cabeça de miosina está ligada a uma molécula
de ATP em configuração de baixa energia e incapaz de ADP
Fase 1 ATP
acessar a actina. Pi
• Neste estado a miosina pode hidrolizar o ATP em ADP + Pi.
• A energia liberada modifica a estrutura da miosina e
promove uma configuração de alta energia.
• Fase 2:
• Quando a miosina se liga a actina, libera o ADP + Pi.
• A liberação do ADP + Pi, altera a configuração da miosina
para uma de baixa energia. ADP
• A nova conformação da cabeça da miosina,a faz caminhar ADP
sobre o filamento de actina, aproximando as duas bandas Z Pi Fase 2
e encurtando o sarcomêro. Pi

32. ATP e a Contração Muscular:Fases 2 e 3.
Fase 3
Fase 3:
ATP
A miosina se mantém ligada a actina num estado ATP
conhecido como rigor até que uma nova molécula de
ATP se ligue a miosina.
Fase 4:
A ligação com o ATP desliga a miosina da actina.
Fase 4 ATP
ATP
O ATP associado está pronto para um novo ciclo de
hidrólise.

33. Interação Proteína-Proteína:
Contração Muscular

34. Titina
4 MDa
Função Integradora
“Scaffold” Molecular
Teleotonina

35. Titina
• Titina interage com muitas proteinas sarcoméricas incluíndo:
– Região Linha Z : Teletonina e Alfa-Actina
– Região Banda I: Calpaina-3 e Obscurina
– Região Linha M: Proteina C ligada à Myosin, Calmodulina 1, CAPN3, e MURF1
• A mutação neste gene está associada com:
– Cardiomiopatia Hipertrófica Familiar,
– Distrofia Múscular Tibial.

36. Contração do Músculo Cardíaco
SEMELHANÇA PRINCIPAL
 Força contrátil é gerado por miofilamentos sarcoméricos controladas
por Ca + + por meio de um s istema de troponina-tropomiosina.
DIFERENÇAS MAIS IMPORTANTES
 Celulas Uninucleares
 Neurogênico x Miogênico
 Isolamento Elétrico x Acoplamento Elétrico
 Potencial de ação de miócitos cardíacos é maior !

37. Acomplamento Excitação-Contração

38. Cardiomiopatias Hipertróficas
Familiares:Genes Afetados

39. Cardiomiopatias Hipertróficas Familiares:
Proteínas Afetadas
β-MyHc MLCs TnI TnT TM
220 kDa

40. Hipertrofia do Ventrículo Esquerdo

41. Cardiomiopatia Hipertrófica
α-Tropomyosin Mutation D175N in Familial Hypertrophic Cardiomyopathy
20 μm 20 μm
A, area of normal histological structure of B, area with myocyte disarray of the
the left ventricular free wall. ventricular septum.

42. Figure 2. Effect of specific sports training on LV cavity dimension or wall thickness in elite
athletes, representing 27 different sporting disciplines.
Maron B J , Pelliccia A Circulation 2006;114:1633-1644
Copyright © American Heart Association

43. • O QUE LEVA À FADIGA MUSCULAR?
• Deficiência de ATP
• incapacidade de propagação do estímulo nervoso através da
membrana celular
• acúmulo de ácido lático

44. Rigor mortis
• O que é?
Sinal reconhecível de morte o qual causa um endurecimento
(“rigor”) aos membros do cadáver
• Quando ocorre?
Na média, começa entre 3 e 4 horas post mortem, com total efeito
do rigor em + ou – 12 horas e finalmente, relaxamento em + ou – 36
horas

46. Mecanismo de Ação das Toxinas Botulínica e Tetânica.

47. • O lado bom da toxina:
Em pequenas doses, a toxina vem sendo usada para tratar doenças
relacionadas a contrações musculares indesejadas