Die Sol-Gel-Umwandlung von gereinigtem Aktomyosin und von Aktomyosin während der Extraktion frischer und glycerinbehandelter Muskelfasern in Abhängigkeit von Ionalität, Ionenstärke und AT

Abstract

1. Es wird die Löslichkeit von Aktomyosin in einem Intervall der lonenstärke von etwa 0,1-0,4 μ mit und ohne ATP studiert, um präzise Daten über den Übergang aus dem kontraktionsfähigen Gel - in den dissoziationsfähigen Solzustand zu bekommen. Die Löslichkeit und Fähigkeit zur Superpräcipitation in Lösungen verschiedener lonalität werden dargestellt als Abhängigkeit dieser Eigenschaften von der lonenstärke der Systeme. 2. Ohne ATP hängt die Löslichkeit gereinigten Aktomyosins außer von der lonenstärke nur vom pH ab. 3. Sie hängt von der Ionenstärke völlig gleichartig ab, wenn ein Teil der K-Ionen durch Mg++ oder Ca++ ersetzt wird (bis zu einer Ionenstärke der Erdalkalien von 0,09 u). Dasselbe gilt für den Ersatz des Cl-Ions durch Pyrophosphat bis zu einer Ionenstärke von 0,26 μ. Ein weitergehender Ersatz wurde nicht geprüft. 4. Die Abhängigkeit der Gel-Sol-Umwandlung von der Ionenstärke wird ebenfalls (zwischen 0° und 20° C) nicht von der Temperatur und auch nicht vom Alter der Aktomyosinlösung beeinflußt. Die Umwandlung erfolgt immer zwischen 0,2 und 0,3 μ. 5. Dagegen verschiebt sich der Umwandlungsbereich sehr erheblich zu niedrigen Werten der lonenstärke, wenn ATP zugegen ist. In Anwesenheit von 5·10-3-m. ATP sinkt die lonenstärke der Umwandlung um etwa 0,1 u. Der Umwandlungsbereich reicht dann von etwa 0,1-0,2 μ statt von 0,2-0,3 µ (pH 7). 6. Dagegen hört die Fähigkeit der Superpräcipitation in Gegenwart von 5·10-3-m. ATP bereits bei etwa 0,15 µ auf und beträgt auch bei 0,08 u erst ein Drittel des Wertes, der bei dieser lonenstärke mit 1·10-3-m. ATP gefunden wird. Erhöhung der ATP-Konzentration setzt die Superpräcipitation bereits bei so niedrigen lonenstärken herab, daß eine Erhöhung der Löslichkeit noch nicht spürbar ist. Außerdem wird die Superpräcipitation - im Gegensatz zur Löslichkeit - bereits durch 0,003-m. Mg++ beeinflußt: Sie wird in 5·10-3-m. ATP-Lösungen durch Mg++ noch weiter herabgedrückt. 7. Also beruht die Änderung der Superpräcipitationsfähigkeit und der fermentativen Eigenschaften bei der Gel-Sol-Umwandlung nicht darauf, daß das Gel in Lösung geht. Es gibt lonalitäten, bei denen das Gel noch nicht gelöst ist, aber schon unfähig ist zur Superpräcipitation, und bei denen die ATPase-Aktivität ebenfalls stark gemindert ist. 8. Der Anteil des Aktomyosins, der in ATP-Anwesenheit gelöst wird. ist immer dissoziiert - selbst wenn die lonenstärke der Lösung unterhalb von 0,15 µ liegt. 9. Die Extrahierbarkeit des Aktomyosins aus den hochkonzentrierten Strukturen der frischen Muskelfaser mit ihrem ATP-Gehalt ~ 1·10-3-m. (Brei zu ATP-freier Extraktionslösung = 1 : 4) ist bei 0,2 µ merklich und bei 0,4 µ erschöpfend, falls der Muskel mit dem Blendor zerkleinert ist. 10. Wenn die Extraktionslösung 6·10-3-m. ATP enthält, sind bereits bei 0,12 µ 40% des Aktomyosins extrahierbar. 11. Aus dem geblendorten Brei wird das Myosin als Aktomyosin extrahiert (pH 7). Nach Latapiezerkleinerung wird die extrahierte Menge kleiner, und es handelt sich um fast reines L-Myosin. 12. In 27-proz. Glycerinlösung hergestellte Modellfasern geben bei niedriger und mittlerer lonenstärke viel weniger Aktomyosin ab. Erschöpfende Extraktion ist erst durch lonenstärken ≥1.2 µ möglich. Selbst bei dieser lonenstärke können dann nur 80% des Aktomyosins extrahiert werden. wenn die Fasern zusätzlich noch 5 Tage in 80-proz. Glycerin aufgehoben sind. 13. Die Abhängigkeit der Löslichkeit vom Alter der Präparate und der Vergleich mit der Löslichkeit des ATP-freien gereinigten Aktomyosins zeigt. daß diese Löslichkeitsminderung nicht allein auf ATP-Mangel beruht, sondern auch auf einer Erhöhung der Kohäsionskräfte während der Vorgeschichte. 14. Diese Synaerese-Wirkungen können durch 0,016-m. Pyrophosphat ganz oder weitgehend beseitigt werden: Das Aktomyosin der Glycerinfaser ist dann wieder bei 0,6 μ voll extrahierbar. 15. In Gegenwart von 8·10-3-m. ATP sinkt die lonenstärke, bei der das Aktomyosin voll extrahiert werden kann, wieder auf etwa den gleichen Wert wie bei der Extraktion frischen Muskels unter gleichen Bedingungen. Die Aktomyosinlöslichkeit scheint unter diesen Bedingungen der Löslichkeit des gereinigten Myosins ungefähr gleich zu sein.