Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Разработка новых подходов к изучению "слабого" связывания миозина с актином

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Росткова, Елена Вячеславовна

Оглавление

Список использованных

Введение

Обзор литературы

1.1. Структура и основные свойства актина

1.1.1. Биологическая характеристика актина

1.1.2. Функциональные свойства актина. Полимеризация

1.1.3. Структура молекулы актина 1.1.3.1. Участки связывания лигандов

Катион-связывающий участок' Участок связывания нуклеотидов Участки взаимодействия между мономерами актина Участки взаимодействия с актин-связывающими белками Участки связывания токсинов

1.2. Структура и основные свойства тропомиозина 1.3 Структура и основные свойства миозина

1.3.1. Строение молекулы миозина

1.3.2. АТРазная активность миозина

1.3.3. Стабильные аналоги интермедиатов 81**-АВР-Р^ и 81*-АТР

1.4. Взаимодействие миозина с актином

1.4.1. Молекулярный механизм подвижности

1.4.2. "Слабое" и "сильное" связывание миозина с актином

1.4.3. Регуляция сокращения

1.5. Применение метода дифференциальной сканирующей калориметрии для структурных исследований мышечных белков:

Миозин Актин

Тропомиозин Экспериментальная часть

2. Материалы и методы

2.1. Получение препаратов белков

2.1.1. Выделение миозина из скелетных мышц кролика

2.1.2. Получение субфрагмента 1 (S1) миозина из скелетных мышц кролика

2.1.3. Выделение актина из скелетных мышц кролика

Получение ацетонового порошка Выделение актина из ацетонового порошка

2.1.4. Приготовление препарата гладкомышечного тропомиозина

2.1.5. Разделение гладкомышечного тропомиозина на изоформы

2.2. Используемые биохимические методы

2.2.1. Формирование стабильных тройных комплексов Sic ADP и аналогами

2.2.2. Определение АТРазной активности миозина

2.2.3. Пиреновая модификация актина

2.2.4. Измерение концентрации белка микробиуретовым методом

2.3. Использованные методы исследования

2.3.1. Кинетические методы исследования

2.3.2. Исследования тепловой денатурации белков методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК)

2.3.3. Исследование температурных зависимостей диссоциации комплекса F-актина с тропомиозином по изменению интенсивности светорассеяния

3. Результаты и их обсуждение

3.1. Кинетические исследования "слабого" связывания головок миозина с F-акгином

3.1.1. Исследования скорости образования тройных комплексов 81- АБР-АШ4" и 81-А1)Р-ВеРх в отсутствие и присутствии Б-актина

3.1.2. Доказательство "слабого" связывания комплексов 81-АБР-ВеРх и 81-АБР-А1Р4" с Р-актином

3.1.3. Сравнительный кинетический анализ "слабого" связывания с Р-актином тройных комплексов

81 -АБР-ВеРх и 81 -АВР-А^" 3.2. Структурные исследования тропомиозина из гладких мышц утки и его комплексов с Р-актином

3.2.1. Тепловая денатурация комплекса ТМ - Р-актин

3.2.2. Тепловая денатурация связанного с актином ТМ при различных молярных отношениях ТМ:актин

3.2.3. Влияние разведения комплекса ТМ - Р-актин на тепловую денатурацию связанного с актином ТМ

3.2.4. Исследование тепловой денатурации гомодимеров ТМ в комплексе с Р-актином

3.2.5. Исследование процесса тепловой денатурации комплекса Р-актин - ТМ в присутствии кальдесмона

3.2.6. Изучение методом ДСК комплекса Р-актин - ТМ в присутствии

Введение Диссертация по биологии, на тему "Разработка новых подходов к изучению "слабого" связывания миозина с актином"

Понимание процесса мышечного сокращения являлось одним из основных вопросов ещё в античные времена. Первые попытки объяснить природу этого явления предпринимались уже в третьем веке до нашей эры. Эти теории сейчас кажутся достаточно забавными, так как основывались на явно недостаточном экспериментальном материале. Однако данные, полученные в результате множества анатомических и физиологических экспериментов постепенно накапливались и давали возможность построить новую теорию, подняться ещё на ступеньку, более приближенную к современным представлениям по данному вопросу. Технический прогресс позволил сначала перейти от анатомических исследований мышц к физиологическим исследованиям мышечных волокон, а позднее - к мышечным филаментам и образующим их белкам.

Известно, что в основе молекулярного механизма мышечного сокращения, а также многих иных проявлений биологической подвижности лежит циклическое взаимодействие головок миозина с актином. Однако для того, чтобы понять сам процесс взаимодействия этих двух белков, а также их структурные изменения, сопровождающие такое взаимодействие, необходимо знать тонкую структуру актина и миозина. Это стало возможным в начале этого десятилетия, после того, как были получены трехмерные атомные структуры не только актина и миозина, но и некоторых других белков, принимающих участие в структурировании актинового и миозинового филаментов, а также осуществляющих тонкую регуляцию мышечного сокращения. Эти исследования дали возможность утверждать, что в основе молекулярного механизма сокращения мышц лежат структурные изменения, сопровождающие взаимодействие миозиновой головки с актиновым филаментом. Именно в процессе этого взаимодействия происходит превращение химической энергии гидролиза молекул АТФ в механическую энергию скольжения филаментов друг относительно друга.

Даже сейчас, несмотря на огромный прогресс в данной области, мы остаемся достаточно далеки от полного понимания этого сложнейшего процесса. Одни теории, которые казались незыблемыми, рушатся, и на их остатках возникают новые. По многим вопросам, несмотря на большой накопленный фактический материал, исследователи так и не пришли к общему мнению. Поэтому необходимо дальнейшее, более глубокое изучение с использовнанием разнообразных современных биологических и физико-химических подходов.

Связывание миозиновой головки с актином протекает в несколько этапов. " Сильное" связывание, характерное для этих белков в отсутствие нуклеотида, резко ослабляется при связывании миозиновой головкой молекулы АТР. Миозиновая головка гидролизует АТР на ADP и Pj, что сопровождается значительными конформационными изменениями головки. В этом состоянии миозиновая головка снова способна связаться с актином, но иначе, чем в отсутствие нуклеотида. Это так называемое "слабое" связывание. Высвобождение продуктов реакции (сначала Pj, а затем ADP) приводит к очередным структурным изменениям и переходу "слабого" связывания в "сильное". "Сильное" связывание изучено разнообразными методами достаточно подробно, в отличие от "слабого", нестабильность которого и быстрый переход в "сильное" связывание делают его достаточно сложным объектом для изучения общераспространенными структурными и кинетическими методами. Поэтому важной задачей является поиск новых методов, подходящих для изучения "слабого" связывания. В этой работе мы предприняли попытку регистрировать " слабое" связывание и вычленить его из ряда протекающих одновременно процессов методом остановленного потока (" stopped-flow"), а также приступили к разработке новых подходов для изучения структурных аспектов такого связывания в собранном in vitro тонком филаменте, заключающихся в моделировании " слабого" связывания при помощи разных регуляторных белков.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Для того, чтобы более ясно представить себе, как происходит взаимодействие мышечных белков в процессе сокращения мышц и каким образом осуществляется регуляция этого процесса, необходимо подробно рассмотреть структуру и физико-химические свойства основных белков, принимающих участие в мышечном сокращении.

Заключение Диссертация по теме "Биохимия", Росткова, Елена Вячеславовна

Выводы

1. Методами быстрой кинетики получены доказательства "слабого" связывания с F-актином тройных комплексов изолированной миозиновой головки (субфрагмент 1 миозина, S1) с ADP и аналогами Pj - стабильных аналогов промежуточных состояний S1 -АТР и SI -ADP-P j АТРазной реакции миозина. Показано, что такое связывание можно регистрировать только в кототком временном интервале (не более 1 секунды). Сделано заключение, что эти комплексы могут быть успешно использованы для кинетических исследований "слабого" связывания головок миозина с актином.

2. Проведен сравнительный кинетический анализ формирования комплексов Sl-ADP-BeFx и SI-ADP-AIF4" в отсутствие и в присутствии F-актина, а также их взаимодействия с F-актином. Показано, что вне зависимости от наличия актина, образование комплекса Sl-ADP-BeFx происходит значительно быстрее, чем комплекса SI-ADP-AIF4". Обнаружены также небольшие, но достоверные различия в скорости "слабого" связывания этих комплексов с F-актином.

3. Методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) исследована тепловая денатурация тропомиозина (ТМ) из гладких мышц мускульного желудка утки в комплексе с F-актином из скелетных мышц кролика. Показано, что взаимодействие гетеродимеров ТМ с F-актином не влияет на тепловую денатурацию F-актина, но значительно увеличивает термостабильность ТМ, сдвигая максимум его теплового перехода в более высокотемпературную область на 2-6°С в зависимости от молярного отношения ТМ/актин и от концентрации белка.

4. При исследованиях температурных зависимостей светорассеяния комплексов ТМ с F-актином показано, что тепловая денатурация связанного с F-актином ТМ сопровождается распадом TM-F-актин.

5. Взаимодействие с F-актином оказывает заметное влияние лишь на тепловую денатурацию гетеродимеров ТМ, но не гомодимеров ТМ. Методом

ДСК отчетливо продемонстрировано, что при нагревании смеси гомодимеров ТМ между ними происходит обмен цепями с образованием гетеродимеров. Этот эффект наблюдается даже в том случае, когда гомодимеры ТМ связаны с Б-актином.

6. Кальдесмон гладких мышц не оказывает влияния на тепловую денатурацию Б-актина и связанного с ним ТМ. Напротив, взаимодействие с Р-актином значительно увеличивает термостабильность связанного с актином ТМ.

7. Созданы необходимые предпосылки для дальнейших исследований методом ДСК "слабого" связывания с Р-актином в присутствии тропомиозина и регуляторных белков.

Заключение

Подводя итоги проделанной работы, можно заключить, что в ней созданы необходимые предпосылки для дальнейших структурных исследований методом ДСК "слабого" связывания 81 с Б-актином. Получены доказательства "слабого" связывания с Б-актином тройных комплексов изолированной миозиновой головки (81) с АОР и аналогами Р} - стабильных аналогов промежуточных состояний 81*-АТР и 81**-АБР-Р1 АТРазной реакции миозина. Показано, однако, что такое связывание можно регистрировать только в коротком временном интервале (не более 1 секунды). Таким образом, эти комплексы могут быть успешно использованы для кинетических исследований "слабого" связывания головок миозина с актином. В то же время необходимым условием для дальнейших структурных исследований "слабого" связывания таких комплексов с актином является предотвращение их распада, индуцируемого актином. Мы полагаем, что это можно осуществить, используя регулируемые актиновые филаменты, содержащие тропомиозин и регуляторные мышечные белки. Проведенное в настоящей работе подробное изучение комплекса Б-актина с тропомиозином методом ДСК создает необходимые предпосылки для дальнейших исследований в этом направлении.Мы надеемся, что дальнейшее усложнение системы (введение в нее регуляторных мышечных белков - кальдесмона или тропонина) позволит предотвратить индуцируемый актином распад тройных комплексов 81 с АБР и аналогами Р^ и, таким образом, даст возможность проводить не только кинетические, но и структурные исследования "слабого" связывания головок миозина с актином.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Росткова, Елена Вячеславовна, Москва

1. Веденкина Н. С., Калиниченко Л. П., Пермяков Е. А. Влияние фаллоидина на стабильность Б- и в-актина. Молек. биология, 1995, т. 29, С. 597-602.

2. Левицкий Д. И., Хайтлина С. Ю., Гусев Н.Б. "Белки актомиозиновой системы подвижности". В книге Белки и пептиды, Т. 1, 1995, (под ред. Иванова БТ, Липкина ВМ), Наука, Москва, с. 249-293.

3. Левицкий Д. И., Бобков А. А., Голицына Н. Л., Николаева О. П., Павлов Д. А, Поглазов Б. Ф. Калориметрические исследования стабильных комплексов субфрагмента 1 миозина с аналогами аденозинтрифосфата и фосфата. Биофизика, 1996, т. 41, № 1, С. 6472.

4. Левицкий Д. И., Николаева О. П., Орлов В. Н., Павлов Д. А., Пономарев М. А., Росткова Е. В. Дифференциальная сканирующая калориметрия миозина и актина. Биохимия, 1998, т. 63, № 3, С. 391-394.

5. Поглазов Б. Ф., Билуши В., Баев А. А. О сульфгидрильных группах миозиновой аденозинтрифосфатазы. Биохимия, 1958, т. 23, № 2, С. 269-284.

6. Anson, M., Geeves, M. A., Kurzawa, S. E., Manstein, D. J: Myosin motors with artificial lever arms. EMBOJ., 1996; v. 15, p. 6069-6074.

7. Arner, A., Malmqvist, U: Cross-bridge cycling in smooth muscle: a short review. Acta Physiol. Scand. 1998; v. 164, p. 363-372

8. Ayscough, K. R: In vivo functions of actin-binding proteins. Curr.Opin.Cell Biol., 1998; v. 10, p.102-111

9. Bertazzon, A., Tian, G. H., Lamblin, A., Tsong, T. Y: Enthalpic and entropic contributions to actin stability: calorimetry, circular dichroism, and fluorescence study and effects of calcium. Biochemistry, 1990; v. 29, p. 291-298

10. Block, S. M: Fifty ways to love your lever: myosin motors. Cell, 1996; v. 87, p. 151157

11. Boudker, O., Todd, M.J., Freire, E: The structural stability of the co-chaperonin GroES. J. Mol. Biol., 1997; v. 272, p. 770-779

12. Carlier, M.F., Pantaloni, D., Korn, E.D: The mechanisms of ATP hydrolysisaccompanying the polymerization of Mg- actin and Ca-actin. J. Biol. Chem., 1987; v. 262, p. 3052-3059

13. Carlier, M.F: Actin polymerization and ATP hydrolysis. Adv. Biophys., 1990; v. 26, p. 51-73

14. Carlier, M.F., Didry, D: Interaction of myosin sub fragment-1 with F- and G-actin in equilibrium. Biochem. Biophys. Res. Commun., 1992; v. 183, p. 970-974

15. Carlier, M. F: Control of actin dynamics. Curr. Opin. Cell Biol., 1998; v. 10, p. 45-51

16. Chalovich, J. M., Chock, P. B., Eisenberg, E: Mechanism of action of troponin .tropomyosin. Inhibition of actomyosin ATPase activity without inhibition of myosin binding to actin. J.Biol. Chem., 1981; v. 256, p. 575-578

17. Chalovich, J.M., Greene, L.E., Eisenberg, E: Crosslinked myosin subfragment 1: a stable analogue of the subfragment- 1 ATP complex. Proc. Natl. A cad. Sci. U.S.A., 1983; v. 80, p. 4909-4913

18. Cho, Y.J., Hitchcock-DeGregori, S.E: Relationship between alternatively splicedexons and functional domains in tropomyosin. Proc.Natl.Acad.Sci. U.S.A., 1991; v. 88, p. 10153-10157

19. Conibear, P. B., Geeves, M. A: Cooperativity between the two heads of rabbit skeletal muscle heavy meromyosin in binding to actin. Biophys.J., 1998; v. 75, p. 926-937

20. Cossart, P: Actin-based bacterial motility. Curr.Opin.CellBiol, 1995; v. 7, p. 94-101

21. Cowin, P., Burke, B: Cytoskeleton-membrane interactions. Curr.Opin.Cell Biol., 1996; v. 8, p. 56-65

22. Cramer, L. P., Mitchison, T. J., Theriot, J. A: Actin-dependent motile forces and cell motility. Curr.Opin.Cell Biol., 1994; v. 6, p.82-86

23. Criddle, A. H., Geeves, M. A., Jeffries, T: The use of actin labelled with N-(1-pyrenyl)iodoacetamide to study the interaction of actin with myosin subfragments and troponin/tropomyosin. Biochem.J., 1985; v. 232, p. 343349

24. DalleDonne, I., Milzani, A., Colombo, R: Actin assembly by cadmium ions. Biochim.Biophys.Acta 1997; v. 1357, p. 5-17

25. DalleDonne, I., Milzani, A., Ciapparelli, C., Comazzi, M., Gioria, M. R., Colombo, R: The assembly of Ni2+-actin: some peculiarities. Biochim.Biophys.Acta, 1999; v. 1426, p. 32-42

26. Drubin, D. G., Jones, H. D., Wertman, K. F: Actin structure and function: roles in mitochondrial organization and morphogenesis in budding yeast and identification of the phalloidin- binding site. Mol.Biol. Cell, 1993; v. 4, p. 1277-1294

27. Duke, T. A. J: Molecular model of muscle contraction. Proc.Natl.Acad.Sci. U.S.A., 1999; v. 96, p. 2770-2775

28. Eisenberg, E., Kielley, W. W: Troponin-tropomyosin complex. Columnchromatographic separation and activity of the three, active troponin components with and without tropomyosin present. J.Biol. Chem., 1974; v. 249, p. 4742-4748

29. Eisenberg, E., Hill, T. L: Muscle contraction and free energy transduction in biological systems. Science, 1985; v. 227, p. 999-1006

30. Faulstich, H., Zobeley, S., Heintz, D., Drewes, G: Probing the phalloidin binding site of actin. FEBSLett., 1993; v. 8, p. 218-222

31. Ferraz, C., Derancourt, J., Sri, W.J., Liautard, J.P: Structural analysis of humanskeletal beta-tropomyosin produced in E. coli. Biochimie, 1989; v. 71, p. 307-312

32. Fisher, A. J., Smith, C. A., Thoden, J., Smith, R., Sutoh, K., Holden, H. M., Rayment, I: Structural studies of myosin:nucleotide complexes: a revised model for the molecular basis of muscle contraction. Biophys.J., 1995; v. 68, p. 19S-26S

33. Fisher, A. J., Smith, C. A., Thoden, J. B„ Smith, R., Sutoh, K., Holden, H. M.,

34. Rayment I: X-ray structures of the myosin motor domain of Dictyostelium discoideum complexed with MgADP.BeFx and MgADP.AlF4-.

35. Biochemistry, 1995; v. 34, p. 8960-8972

36. Freire, E: Differential scanning calorimetry. Methods Mol.Biol., 1995; v. 40, p. 191218

37. Friedman, A. L., Geeves, M. A., Manstein, D. J., Spudich, J. A: Kineticcharacterization of myosin head fragments with long-lived myosin. ATP states. Biochemistry 1998; v. 37, p. 9679-9687

38. Furch, M., Geeves, M.A., Manstein, D.J: Modulation of actin affinity and actomyosin adenosine triphosphatase by charge changes in the myosin motor domain. Biochemistry, 1998; v. 37, p. 6317-6326

39. Geeves, M. A: The dynamics of actin and myosin association and the crossbridge model of muscle contraction. Biochem.J., 1991; v. 274 ( Pt 1), p. 1-14

40. Geeves, M. A., Conibear, P. B: The role of three-state docking of myosin SI with actin in force generation. Biophys.J., 1995; v. 68, p. 194S-199S

41. Goldman, Y. E: Wag the tail: structural dynamics of actomyosin. Cell, 1998; v. 93, p. 1-4

42. Gollub. J., Cremo. C. R., Cooke. R.: ADP release produces a rotation of the neck region of smooth myosin but not skeletal myosin see comments. Nat.Struct.Biol., 1996; v. 3, p. 796-802

43. Goodson, H. V., Warrick, H. M., Spudich, J. A: Specialized conservation of surface loops of myosin: evidence that loops are involved in determining functional characteristics. J.Mol.Biol., 1999; v. 287, p. 173-185

44. Gopal, D., Burke, M: Formation of stable inhibitory complexes of myosinsubfragment 1 using fluoroscandium anions. J.Biol.Chem., 1995; v. 270, p. 19282-19286

45. Graceffa, P: Movement of smooth muscle tropomyosin by myosin heads. Biochemistry, 1999; v. 38, p. 11984-11992

46. Gulick, A. M., Bauer, C. B., Thoden, J.B., Rayment, I: X-ray structures of the

47. MgADP, MgATPgammaS, and MgAMPPNP complexes of the Dictyostelium discoideum myosin motor domain. Biochemistry, 1997; v. 36, p. 11619-11628

48. Gunning, P., Weinberger, R., Jeffrey, P: Actin and tropomyosin isoforms in morphogenesis. Anat.Embryol.(Berl), 1997; v. 195, p. 311-315

49. Hammell, R. L., Hitchcock-DeGregori, S. E: Mapping the functional domains within the carboxyl terminus of alpha- tropomyosin encoded by the alternatively spliced ninth exon. J.Biol.Chem., 1996; v. 271, p. 4236-4242

50. Heintz, D., Faulstich, H: Cross-link between cys 374 and cys 10 of actin abolishes polymerizability and allows study of the properties of the "F-actin monomer". Biochemistry, 1996; v. 35, p. 258-265

51. Henry, G. D., Maruta, S., Ikebe, M., Sykes, B. D: Observation of multiple myosin subfragment 1-ADP-fluoroberyllate complexes by 19F NMR spectroscopy. Biochemistry, 1993; v. 32, p. 10451-10456

52. Hild, G., Nyitrai, M., Belagyi, J., Somogyi, B: The influence of divalent cations on the dynamic properties of actin filaments: a spectroscopic study. Biophys.J., 1998; v. 75, p. 3015-3022

53. Holmes, K. C., Popp, D., Gebhard, W., Kabsch, W: Atomic model of the actin filament see comments. Nature, 1990; v. 347, p. 44-49

54. Holmes, K. C: The actomyosin interaction and its control by tropomyosin. Biophys.J., 1995; v. 68, p. 2S-5S

55. Holmes, K. C: Muscle proteins-their actions and interactions. Curr.Opin.Struct.Biol, 1996; 6: p. 781-789

56. Holmes K. C.: The swinging lever-arm hypothesis of muscle contraction. Curr.Biol. 1997; v. 7, p. R112-R118

57. Holmes, K. C: A molecular model for muscle contraction. Acta Crystallogr.A., 1998; v. 54, p. 789-797

58. Holtzer, M. E., Breiner, T., Holtzer, A.: Hetero-alpha-helical, two-chain, coiled coils: alpha beta hybrid tropomyosin. Biopolymers 1984; v. 23, p. 1811-1833

59. Holtzer, M. E., Crimmins, D. L., Holtzer, A: Structural stability of short subsequences of the tropomyosin chain. Biopolymers, 1995; v. 35, p. 125-136

60. Holtzer, M. E., Holtzer, A: The use of spectral decomposition via the convexconstraint algorithm in interpreting the CD-observed unfolding transitions of coiled coils. Biopolymers, 1995; v. 36, p. 365-379

61. Hori, K., Morita, F: Actin-actin contact: inhibition of actin-polymerization bysubdomain 4 peptide fragments. J.Biochem.(Tokyo.), 1992; v. 112, p. 401408

62. Huxley, H. E., Kress, M: Crossbridge behaviour during muscle contraction. J.Muscle Res. Cell Motil., 1985; v. 6, p. 153-161

63. Jancso, A., Graceffa, P: Smooth muscle tropomyosin coiled-coil dimers. Subunitcomposition, assembly, and end-to-end interaction. J.Biol.Chem., 1991; v. 266, p. 5891-5897

64. Johnson, C. M., Fersht, A. R: Protein stability as a function of denaturantconcentration: ther thermal stability of barnase in the presence of urea. Biochemistry, 1995; v. 34, p. 6795-6804

65. Jontes, J. D., Wilson-Kubalek, E. M., Milligan, R. A: A 32 degree tail swing in brush border myosin I on ADP release. Nature, 1995; v. 378, p. 751-753

66. Kabsch, W., Mannherz, H. G., Suck, D., Pai, E. F., Holmes, K. C: Atomic structure of the actin:DNase I complex. Nature, 1990; v. 347, p. 37-44

67. Kabsch, W., Holmes, K. C: The actin fold. FASEBJ., 1995; v. 9, p. 167-174

68. Katoh, T., Morita, F: Mapping myosin-binding sites on actin probed by peptides that inhibit actomyosin interaction. J.Biochem.(Tokyo.), 1996; v. 120, p. 580586

69. Katoh, T., Morita, F: Binding of myosin subfragment 1 to actin. J.Biochem. (Tokyo.), 1996; v. 120, p. 189-192

70. Kobayashi, N., Endo, S., Kobayashi, H., Faulstich, H., Wieland, T., Munekata, E:

71. Comparative study on the conformation of phalloidin, viroisin, and related derivatives in aqueous solution. Eur.J.Biochem., 1995; v. 232, p. 726-736

72. Kraft, T., Xu, S., Brenner, B., Yu, L. C: The effect of thin filament activation on the attachment of weak binding cross-bridges: A two-dimensional x-ray diffraction study on single muscle fibers. Biophys.J., 1999; v. 76, p. 14941513

73. Kreuz, A. J., Simcox, A., Maughan, D: Alterations in flight muscle ultrastructure and function in Drosophila tropomyosin mutants. J.CellBiol., 1996; v. 135, p. 673-687

74. Maciver, S. K: How ADF/cofilin depolymerizes actin filaments. Curr.Opin.Cell

75. Biol., 1998; v. 10, p. 140-144

76. Mak, A. S., Smillie, L. B., Stewart, G. R: A comparison of the amino acid sequences of rabbit skeletal muscle alpha- and beta-tropomyosins. J.Biol. Chem., 1980; v. 255, p. 3647-3655

77. Marston, S. B., Redwood, C. S: The essential role of tropomyosin in cooperative regulation of smooth muscle thin filament activity by caldesmon. J.Biol.Chem., 1993; v. 268, p. 12317-12320

78. Marston, S. B., Fraser, I. D., Huber, P. A: Smooth muscle caldesmon controls the strong binding interaction between actin-tropomyosin and myosin. J.Biol.Chem., 1994; v. 269, p. 32104-32109

79. Maruta, S., Henry, G. D., Sykes, B. D., Ikebe, M: Formation of the stable myosin-ADP-aluminum fluoride and myosin-ADP- beryllium fluoride complexes and their analysis using 19F NMR. J.Biol.Chem., 1993; v. 268, p. 70937100

80. Maytum, R., Lehrer, S. S., Geeves, M. A: Cooperativity and switching within the three-state model of muscle regulation. Biochemistry, 1999; v. 38, p. 1102-1110

81. McGough, A: F-actin-binding proteins. Curr.Opin.Strnet.Biol., 1998; v. 8, p. 166176

82. McKillop, D. F., Geeves, M. A: Regulation of the interaction between actin and myosin subfragment 1: evidence for three states of the thin filament. Biophys.J., 1993; v. 65, p. 693-701

83. Mendelson, R., Morris, E.P.: The structure of the acto-myosin subfragment 1complex: results of searches using data from electron microscopy and x-ray crystallography. Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A., 1997; v. 94, p. 8533-8538

84. Milligan, R. A., Flicker, P. F: Structural relationships of actin, myosin, andtropomyosin revealed by cryo-electron microscopy. J.Cell Biol., 1987; v. 105, p. 29-39

85. Milligan, R. A: Protein-protein interactions in the rigor actomyosin complex. Proc.Natl.Acad.Sci. U.S.A., 1996; v. 93, p. 21-26

86. Mo, J. M., Holtzer, M. E., Holtzer, A: Kinetics of self-assembly of alpha alpha-tropomyosin coiled coils from unfolded chains. Proc.Natl.Acad.Sci. U.S.A., 1991; v. 88, p. 916-920

87. Monteiro, P. B., Lataro, R. C., Ferro, J. A., Reinach, Fd: Functional alphatropomyosin produced in Escherichia coli. A dipeptide extension can substitute the amino-terminal acetyl group. J.Biol.Chem., 1994; v. 269, p. 10461-10466

88. Moore, P. B., Huxley, H. E., DeRosier, D. J.: Three-dimensional reconstruction of F-actin, thin filaments and decorated thin filaments. J.Mol.Biol, 1970; v. 50, p. 279-295

89. Mornet, D., Pantel, P., Audemard, E., Kassab, R: The limited tryptic cleavage of chymotryptic S-l: an approach to the characterization of the actin site in myosin heads. Biochem.Biophys.Res.Commun. 1979; v. 89, p. 925-932

90. Murphy, C. T., Spudich, J. A: The sequence of the myosin 50-20K loop affects

91. Myosin's affinity for actin throughout the actin-myosin ATPase cycle and its maximum ATPase activity. Biochemistry, 1999; v. 38, p. 3785-3792

92. Nikolaeva, O. P., Orlov, V. N., Dedova, I. V., Drachev, V. A., Levitsky, D. I.1.teraction of myosin subfragment 1 with F-actin studied by differential scanning calorimetry. Biochem. Mol. Biol. Internat., 1996, v. 40, p. 653661.

93. Novy, R. E., Liu, L. F., Lin, C. S., Helfman, D. M., Lin, J. J: Expression of smooth muscle and nonmuscle tropomyosins in Escherichia coli and characterization of bacterially produced tropomyosins. Biochim.Biophys.Acta, 1993, v. 1162, p. 255-265

94. O'Brien, R., Sturtevant, J. M., Wrabl, J., Holtzer, M. E., Holtzer, A: A scanningcalorimetric study of unfolding equilibria in homodimeric chicken gizzard tropomyosins. Biophys.J., 1996, v. 70, p. 2403-2407

95. Orlova, A., Egelman, E. H: Structural basis for the destabilization of F-actin byphosphate release following ATP hydrolysis. J.Mol.Biol., 1992, v. 227, p. 1043-1053

96. Ostap, E. M., Barnett, V. A., Thomas, D. D: Resolution of three structural states ofspin-labeled myosin in contracting muscle. Biophys.J., 1995, v. 69, p. 177-188

97. Otto, J. J: Actin-bundling proteins. Curr.Opin.CellBiol, 1994, v. 6, p. 105-109

98. Panusz, H. Т., Graczyk, G., Wilmanska, D., Skarzynski, J: Analysis of orthophosphate-pyrophosphate mixtures resulting from weak pyrophosphatase activities. Anal.Biochem., 1970, v. 35, p. 494-504

99. Park, S., Ajtai, K., Burghardt, Т. P: Inhibition of myosin ATPase by metal fluoride complexes. Biochim.Biophys.Acta, 1999, v. 1430, p. 127-140

100. Parry, D.A: Letter: Double helix of tropomyosin. Nature, 1975,v. 256, p. 346-347

101. Phan, В., Reisler, E: Inhibition of myosin ATPase by beryllium fluoride. Biochemistry, 1992, v. 31, p. 4787-4793

102. Phan, В. C., Faller, L. D., Reisler, E: Kinetic and equilibrium analysis of theinteractions of actomyosin subfragment-l.ADP with beryllium fluoride. Biochemistry, 1993, v. 32, p. 7712-7719

103. Phan, В. C., Cheung, P., Stafford, W. F., Reisler, E: Complexes of myosinsubfragment-1 with adenosine diphosphate and phosphate analogs: probes of active site and protein conformation. Biophys.Chem., 1996, v. 59, p. 341-349

104. Pollard, T. D: Polymerization of ADP-actin. J.CellBiol., 1984, v. 99, p. 769-777

105. Pollard, T. D., Weeds, A. G: The rate constant for ATP hydrolysis by polymerized actin. FEBSLett., 1984, v. 170, p. 94-98

106. Ponomarev, M. A., Timofeev, V. P., Levitsky, D. I: The difference between ADP-beryllium fluoride and ADP-aluminium fluoride complexes of the spinlabeled myosin sub fragment 1. FEBS Lett., 1995, v. 371, p. 261-263

107. Potekhin, S. A., Privalov, P. L: Co-operative blocks in tropomyosin. J.Mol.Biol., 1982, v. 159, p. 519-535

108. Privalov, P. L., Tsalkova, T. N: Micro- and macro-stabilities of globular proteins. Nature, 1979, v. 280, p. 693-696

109. Privalov, P. L: Stability of proteins. Proteins which do not present a singlecooperative system. Adv.Protein Chem., 1982, v. 35, p. 1-104

110. Privalov, P. L., Tiktopulo, E. I., Venyaminov, S. Y., Griko, Y., Makhatadze, G. I., Khechinashvili, N. N: Heat capacity and conformation of proteins in the denatured state. J.Mol.Biol., 1989, v. 205, p. 737-750

111. Puius, Y. A., Mahoney, N. M., Almo, S. C: The modular structure of actin-regulatory proteins. Curr.Opin.CellBiol., 1998, v. 10, p. 23-34

112. Rayment, I., Rypniewski, W. R., Schmidt-Base, K., Smith, R., Tomchick, D. R., Benning, M. M., Winkelmann, D. A., Wesenberg, G., Holden, H. M: Three-dimensional structure of myosin subfragment-1: a molecular motor. Science, 1993, v. 261, p. 50-58

113. Rayment, I., Holden, H. M., Whittaker, M., Yohn, C. B., Lorenz, M., Holmes, K. C., Milligan, R. A: Structure of the actin-myosin complex and its implications for muscle contraction. Science, 1993, v. 261, p. 58-65

114. Rayment, I: The structural basis of the myosin ATPase activity. J.Biol.Chem., 1996, v. 271, p. 15850-15853

115. Rebello, C. A., Ludescher, R. D: Influence of tightly bound Mg2+ and Ca2+,nucleotides, and phalloidin on the microsecond torsional flexibility of F-actin. Biochemistry, 1998, v. 37, p. 14529-14538

116. Rozycki, M. D., Myslik, J. C., Schutt, C. E., Lindberg, U: Structural aspects of actin-binding proteins. Curr.Opin.Cell Biol., 1994, v. 6, p. 87-95

117. Ruiz-Opazo, N., Nadal-Ginard, B: Alpha-tropomyosin gene organization. Alternative splicing of duplicated isotype-specific exons accounts for the production of smooth and striated muscle isoforms. J.Biol.Chem., 1987, v. 262, p. 47554765

118. Sanders, C., Burtnick, L. D., Smillie, L. B: Native chicken gizzard tropomyosin ispredominantly a beta gamma- heterodimer. J.Biol. Chem., 1986, v. 261, p. 12774-12778

119. Schaertl, S., Lehrer, S. S., Geeves, M. A: Separation and characterization of the two functional regions of troponin involved in muscle thin filament regulation. Biochemistry, 1995, v. 34, p. 15890-15894

120. Seymour, J., O'Brien, E. J: Structure of myosin decorated actin filaments and natural thin filaments. J.Muscle Res.Cell Motil., 1985, v. 6, p. 725-755

121. Smillie, L. B., Pato, M. D., Pearlstone, J. R., Mak, A. S: Periodicity of alpha-helical potential in tropomyosin sequence correlates with alternating actin binding sites. J.Mol.Biol., 1980, v. 136, p. 199-202

122. Smith, C. A., Rayment, I: X-ray structure of the magnesium(II).ADP.vanadatecomplex of the Dictyostelium discoideum myosin motor domain to 1.9 A resolution. Biochemistry, 1996, v. 35, p. 5404-5417

123. Smith, C. W., Marston, S. B: Disassembly and reconstitution of the Ca 2+-sensitive thin filaments of vascular smooth muscle. FEBS Lett., 1985, v. 184, p. 115-119

124. Spudich, J. A., Watt, S: The regulation of rabbit skeletal muscle contraction. I.

125. Biochemical studies of the interaction of the tropomyosin-troponin complex with actin and the proteolytic fragments of myosin. Biol.Chem., 1971, v. 246, p. 4866-4871

126. Squire, J. M., Morris, E. P: A new look at thin filament regulation in vertebrate skeletal muscle. FASEBJ., 1998, v. 12, p. 761-771

127. Steinmetz, M. O., Goldie, K. N., Aebi, U: A correlative analysis of actin filamentassembly, structure, and dynamics. J.Cell Biol., 1997, v. 138, p. 559-574

128. Sturtevant, J. M., Holtzer, M. E., Holtzer, A: A scanning calorimetric study of the thermally induced unfolding of various forms of tropomyosin. Biopolymers, 1991, v. 31, p. 489-495

129. Sun, H. Q., Kwiatkowska, K., Yin, H. L: Actin monomer binding proteins. Curr. Opin. Cell Biol., 1995, v. 7, p. 102-110

130. Takahashi, K., Sturtevant, J. M: Thermal denaturation of streptomyces subtilisin inhibitor, subtilisin BPN', and the inhibitor-subtilisin complex. Biochemistry, 1981, v. 20, p. 6185-6190

131. Tirion, M. M., ben-Avraham, D: Normal mode analysis of G-actin. J.Mol.Biol., 1993, v. 230, p. 186-195

132. Urbancikova, M., Hitchcock-DeGregori, S. E: Requirement of amino-terminal modification for striated muscle alpha- tropomyosin function. J.Biol.Chem., 1994, v. 269, p. 24310-24315

133. Uyeda, T. Q., Abramson, P. D., Spudich, J. A: The neck region of the myosin motor domain acts as a lever arm to generate movement.

134. Proc.Natl.Acad.Sci. U.S.A., 1996, v. 93, p. 4459-4464

135. Van Dijk, J., Furch, M., Derancourt, J., Batra, R., Knetsch, M. L., Manstein, D. J.,

136. Chaussepied, P: Differences in the ionic interaction of actin with the motor domains of nonmuscle and muscle myosin II. Eur.J.Biochem., 1999, v. 260, p. 672-683

137. Vibert, P., Craig, R., Lehman, W: Steric-model for activation of muscle thin filaments. J.Mol.Biol., 1997, v. 266, p. 8-14

138. Weeds, A. G., Taylor, R. S: Separation of subfragment-1 isoenzymes from rabbit skeletal muscle myosin. Nature, 1975, v. 257, p. 54-56

139. Wegner, A: Equilibrium of the actin-tropomyosin interaction. J.Mol.Biol., 1979, v. 131, p. 839-853

140. Werber, M. M., Peyser, Y. M., Muhlrad, A: Characterization of stable berylliumfluoride, aluminum fluoride, and vanadate containing myosin subfragment 1-nucleotide complexes. Biochemistry, 1992, v. 31, p. 7190-7197

141. White, H. D., Belknap, B., Webb, M. R: Kinetics of nucleoside triphosphate cleavage and phosphate release steps by associated rabbit skeletal actomyosin, measured using a novel fluorescent probe for phosphate. Biochemistry, 1997, v. 36, p. 11828-11836

142. Williams, D. L. J., Swenson, C. A: Tropomyosin stability: assignment of thermally induced conformational transitions to separate regions of the molecule. Biochemistry, 1981, v. 20, p. 3856-3864

143. Wong, W. W., Doyle, T. C., Reisler, E: Nonspecific weak actomyosin interactions: relocation of charged residues in subdomain 1 of actin does not alter actomyosin function. Biochemistry, 1999, v. 38, p. 1365-1370

144. Wriggers, W., Schulten, K: Stability and dynamics of G-actin: back-door waterdiffusion and behavior of a subdomain 3/4 loop. Biophys.J., 1997, v. 73, p. 624-639

145. Wriggers, W., Schulten, K: Investigating a back door mechanism of actin phosphate release by steered molecular dynamics. Proteins, 1999, v. 35, p. 262-273

146. Yanagida, T., Harada, Y., Ishijima, A: Nano-manipulation of actomyosin molecular motors in vitro: a new working principle. Trends.Biochem.Sci., 1993, v. 18, p. 319-324