筋フィラメントとは

筋フィラメントは、横紋筋の筋原線維に見られるタンパク質分子の連鎖です。 細いフィラメントと太いフィラメントの2種類があり、細いフィラメントは主にタンパク質アクチンで、太いフィラメントは主にタンパク質ミオシンで構成されています。 横紋筋組織では、サルコメアと呼ばれるポリペプチド複合体の繰り返しで、フィラメントが筋原線維内に配置されます。 筋フィラメントは、筋肉の収縮と弛緩に重要な役割を果たします。

横紋筋は骨格筋の形で全身に見られます。骨格筋は、意識的に収縮と運動を制御できる筋肉の一種です。 心筋も横紋があり、心臓の壁内にのみ見られます。 横紋筋の細胞内には、筋原線維と呼ばれる管状の細胞小器官があります。 筋原線維は、太い筋フィラメントと細い筋フィラメントの形のタンパク質の束で構成されています。

横紋筋組織では、筋が収縮するにつれて短くなるか、再び弛緩するにつれて筋肉が伸びる場合でも、筋フィラメントの長さは変化しません。 細い筋フィラメントは、主にアクチンと呼ばれるタンパク質でできており、筋収縮中にラダーのような足場に集合し、ミオシンのフィラメントが力を発生させるために使用できます。 薄い筋フィラメントでは、アクチンタンパク質分子は、ネブリンおよびトロポニンと呼ばれる他の2種類のタンパク質に結合しています。 厚い筋フィラメントは、主にモータータンパク質ミオシンでできています。これは、タンパク質のアクチンネットワークに、チチンと呼ばれる別のタンパク質が結合しています。

筋フィラメントは、スライディングフィラメントモデルと呼ばれるモデルを使用して、筋肉の収縮に役割を果たします。 中枢神経系からの活動電位インパルスは、骨格筋組織内からのカルシウムイオンの放出を引き起こします。 カルシウムイオンは、タンパク質のトロポミオシンと結合し、アクチン筋フィラメントのミオシン結合部位を覆います。 カルシウム結合はトロポミオシン分子の構造を変化させ、ミオシンフィラメントがミオシン結合部位でアクチンフィラメントと化学結合を形成できるようにします。

ミオシンとアクチンのフィラメントが結合すると、収縮のプロセスが実際に始まります。 ミオシン筋フィラメントがアクチンタンパク質の受動的ネットワーク上を滑ると、筋肉が短くなる、または収縮します。 筋肉の収縮が完了すると、アデノシン三リン酸（ATP）と呼ばれるヌクレオチドがミオシンフィラメントと結合し、アクチンフィラメントとの結合を弱めます。 ミオシンフィラメントはATPを使用してエネルギーを獲得するため、アクチンフィラメントから分離し、元の位置に戻ることができます。 これにより、筋肉が伸びてリラックスした位置に戻ります。