研究人员发现可逆的机制,增加肌肉弹性

瑜伽提高你的灵活性如何?在3月13日的封面故事细胞哥伦比亚大学的生物科学教授胡里奥·费尔南德斯和团队报告发现的一种新形式的机械记忆,调整肌肉的弹性拉伸的历史。使用高度敏感的原子力显微镜,研究人员发现一个化学反应,增加肌肉的弹性蛋白。至关重要的是,这个反应目标分子受到拉伸力。这一发现改变了我们的理解的肌肉如何应对伸展和可能导致肌肉疾病的新疗法。

“我们发现了一个有效的调优方法肌肉说,“弹性Pallav Kosuri,主要作者之一。“我们第一次观察到分子水平的影响,然后测试它一直到人体组织。”

胡里奥·费尔南德斯花了近二十年来研究分子起源的肌肉弹性,开创性的单分子技术,今天被广泛用于研究分子的机制。一个分子特别是引起了他的注意:一种叫做肌小节的蛋白质。最大的蛋白质在体内,肌肌肉弹性也是被动的主要来源。每个肌由长链分子的折叠包与数以百计的结像一根绳子。采用传统上被认为是一种被动的结构支架肌肉;然而,在费尔南德斯实验室研究显示,有更多的肌比。“肌是一个机械计算机提供了正确的弹性输出在我们身体每一个肌肉,包括心脏,”费尔南德斯说。“确保这台电脑工作在最优性能是最令人生畏的挑战人体已经满足。”

在新的研究中,主要作者Jorge Alegre-Cebollada和Kosuri调查采用了弹性是如何受到影响的氧化。氧化水平增加肌肉活动期间提升新陈代谢的自然结果。研究人员发现,肌小节包含异常高数量的氧化热点位置,容易氧化,但大多数这些斑点是隐藏在分子折叠,因此不活跃。然而,伸展肌肉可以迫使肌小节展开。作者发现这种展开暴露了热点地区,导致肌拉伸时氧化变得越来越敏感。好奇的观察,团队着手调查发生了什么肌曾经被氧化。他们专注于最常见的一种形式的氧化,称为glutathionylation。

研究人员观察到,因为他们的预期,机械力瓦解肌折叠包和glutathionylation启用。令人吃惊的是,当他们发现这种类型的氧化锁包处于展开状态,导致肌僵硬的大幅下降。没有氧化,机械力只能产生瞬态弹性的变化,持续几秒钟。然而,的影响机械力结合glutathionylation更持久的刚度采用分子只能重置通过逆转氧化。

一起把这些碎片可以解释为什么运动和伸展导致持久但可逆增加灵活性。锻炼可以促进氧化反应,但它是质数拉伸肌肉氧化。一次氧化反应发生,他们锁肌肉蛋白处于打开状态,导致持续增长的弹性。肌肉回到正常的肌肉细胞自然消除氧化时,这一过程可能需要几个小时。“作为一个瑜伽爱好者,我认为我们开始理解的增加引起的灵活性瑜伽,“Alegre-Cebollada说。“一个姿势像下犬是一种高度有效的方法展开的结肌,允许修改,使蛋白质记住,它必须保持展开和软。”Fernandez and team speculate that this type of mechanical memory could be a common feature of most elastic tissues.

临床发现的潜在使用生化手段改变肌肉的弹性。肌肉力学等药理调优可能导致新的治疗心脏病和其他疾病,影响肌肉弹性,包括扩张型心肌病、心力衰竭的最常见原因之一,年轻人。“这是一个最初的发现,但意义非常令人兴奋,”Kosuri说。”,这说明我们还有很多要学习的东西真的我们的肌肉如何工作。”