Language
Country/Area
No result found
Рождение теории скользящей ленты: как она была предложена независимо двумя группами ученых?
Теория скользящей ленты — важная теория, объясняющая механизм мышечного сокращения, который основан на скольжении мышечных белков друг относительно друга, вызывая движение. Согласно этой теории, миозин (толстые нити) в мышечных волокнах скользят по актину (тонкие нити) во время мышечного сокращения, в то время как длины двух наборов лент остаются относительно неизменными. Эта теория была независимо предложена в 1954 году двумя исследовательскими группами, состоящими из Эндрю Хаксли и Рольфа Нидергелька из Кембриджского университета, а также Хью Хаксли и Джейн Нидергельк из Массачусетского технологического института Хансена.
Эта теория была первоначально предложена Хью Хаксли в 1953 году и предложена Эндрю Хаксли и Нидергельком как «очень привлекательная гипотеза».
До 1950-х годов существовало множество конкурирующих теорий, объясняющих сокращение мышц, включая электрическое притяжение, сворачивание и модификацию белков. Новая теория предлагает концепцию под названием «перекрестные мосты» (традиционно называемую «качающимися поперечными мостами», а теперь в основном называемую «циклами поперечных мостов»), которая объясняет молекулярный механизм скольжения лент. Теория поперечных мостиков утверждает, что актин и миозин образуют белковый комплекс (традиционно называемый актин-миозин) посредством прикрепления головки миозина к актиновой нити. Поэтому между этими двумя лентами образуется своеобразный поперечный мостик.
Историческая справка
Ранние исследования
В начале 1870-х годов немецкий учёный Вилли Кух впервые обнаружил мышечный белок миозин, который он выделил и назвал в 1864 году. В 1939 году русские муж и жена Владимир Александрович Энгельгардт и Милиса Николаевна Любимова обнаружили, что миозин обладает ферментативными (называемыми АТФазой) свойствами и может расщеплять АТФ с высвобождением энергии. Венгерский физиолог Альберт Сент-Джордж получил Нобелевскую премию в 1937 году за работу над витамином С и малеиновой кислотой, а позже обратил свое внимание на физиологию мышц. В 1942 году Сент-Джордж продемонстрировал, что АТФ является источником энергии для мышечного сокращения, и заметил, что мышечные волокна, содержащие миозин В, укорачиваются в присутствии АТФ, а миозин А — нет. Этот опыт он позже описал как «один из самых захватывающих моментов моей жизни». жизнь."
Происхождение теории
К тому времени, когда Хью Хаксли получил докторскую степень в Кембриджском университете в 1952 году, Сент-Джордж уже посвятил свою карьеру исследованиям рака. В сентябре 1952 года Хаксли приехал в лабораторию Фрэнсиса О. Шмидта в Массачусетском технологическом институте и в январе 1953 года присоединился к другому британскому исследователю-постдокторанту Джейн Хэнсон. Используя дифракцию рентгеновских лучей, Хаксли предположил, что мышечные белки, в частности миозин, образуют структурированные ленты, которые дают начало саркомерам (сегментам мышечного волокна). Их основной целью было изучение деталей этих лент с помощью электронной микроскопии. Они быстро обнаружили и подтвердили ленточные свойства мышечных белков.
Предложение теории скользящей ленты
Теория скользящей ленты возникла на основе двух статей, опубликованных в журнале «Nature» 22 мая 1954 года на тему «Структурные изменения в мышцах во время сокращения». Хотя их выводы принципиально схожи, экспериментальные данные и предложения различны.
Первая статья, написанная в соавторстве с Эндрю Хаксли и Рольфом Нидергерке, называется «Интерференционная микроскопия живых мышечных волокон». Согласно статье, I-диапазон состоит из актиновых нитей, а А-диапазон в основном состоит из миозиновых нитей, и во время сокращения актиновые нити перемещаются между миозиновыми нитями.
Вторая статья, написанная Хью Хаксли и Джейн Хансен, называется «Поперечные изменения в мышцах во время сокращения и растяжения и их структурное объяснение». Этот более подробный, чем первый, и основан на исследованиях мышц кролика с использованием фазового контраста и электронной микроскопии.
Принятие и последствия
Несмотря на убедительные доказательства, теория скользящей ленты не получила поддержки в последующие годы. Сам Сент-Джордж также отказывался верить в то, что миозиновые нити ограничиваются толстыми нитями (А-полосками). Лишь в 1957 году новый электронный микроскоп Хаксли подтвердил перекрывающиеся свойства лент.
Только на конференции 1972 года в лаборатории Колд-Спринг-Харбор эта теория и ее доказательства получили всеобщее признание. Присутствующие помнят, как Хансен кричал в ответ на критику: «Я знаю, что пока не могу объяснить механизм, но скольжение — это факт».
По мере накопления доказательств Хаксли официально предложил механизм скольжения лент, известный теперь как цикл поперечных мостов.
Эти исследования не только изменили облик мышечной физиологии, но и привели к будущему изучению более сложных биологических механизмов. Эта эпохальная теория заставляет нас задуматься: сколько еще неоткрытых биологических механизмов ждут, чтобы их раскрыли люди с высокими идеалами?
