Сокращение и расслабление сердца определяются взаимодействием между семью протеинами. Эти протеины распознают появление кальция в цитозоле как сигнал для сокращения и используют химическую энергию, освобожденную при гидролизе терминальной фосфатной связи АТФ, чтобы инициировать физико-химические изменения, вызывающие развитие напряжения и укорочения.

Миозин

Миозин, основной протеин толстого филамента, — это большая, удлиненная молекула, имеющая филаментозный «хвост» и спаренную глобулярную «головку». Очищенный миозин способен гидролизировать АТФ и, таким образом, является АТФазным ферментом. Когда головки миозина взаимодействуют с актином, химическая энергия переходит в механическую энергию, которая делает возможным сокращение.

Каждая молекула миозина содержит две тяжелые и четыре легкие цепи. Тяжелые цепи удлиняют протяженность молекулы; в области головки тяжелые цепи создают поперечные мостики, выступающие из толстого филамента. Легкие цепи миозина являются субстратами для посттрансляционного фосфорилирования, регулирующего активность сократительных протеинов. Тяжелые и легкие цепи миозина отличаются среди различных типов мышц, между различными участками сердца и между соседними клетками. Сдвиг между изоформами этих протеинов играет важную роль в долгосрочных изменениях функции сердца, например при гипертрофии и сердечной недостаточности.

В жизнеспособной мышце миозин агрегирован в толстые филаменты, где хвосты переплетены, формируя ригидную основу, а головки выступают в виде поперечных мостиков. Поперечные мостики мышцы, находящейся в состоянии покоя, перпендикулярны к длинной оси толстого филамента, тогда как в активной мышце их положение сдвигается таким образом, что поперечные мостики могут «тащить» тонкие филаменты в направлении центра саркомера.

Тяжелые цепи являются основными детерминантами активности миозиновой АТФазы, скорости укорочения мышцы и сократимости миокарда. Изоформа высокой

АТФазы, тяжелая цепьамиозина, определяет скорость быстрого укорочения, высокой сократимости и эффективной сократимости против легкой нагрузки, тогда как изоформа низкой миозиновой АТФазы, которую называют тяжелая цепь р-миозина, ассоциируется с более низкой скоростью укорочения и сократимостью, но более высокой эффективностью развития напряжения при высоких нагрузках. Тяжелые цепи миозина в предсердиях человека являются преимущественно изоформами высокой АТФазы, тогда как желудочки человека содержат лишь небольшое количество тяжелых цепей быстрого а-миозина. При заболеваниях сердца возникает сдвиг в изоформах этих протеинов; например при сердечной недостаточности повышенная экспрессия изоформы тяжелых цепей. Сердце взрослого человека содержит в основном а-сердечный актин и только небольшое количество а-скелетного актина.