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Otra forma de valorar la función de un músculo es analizando la expresión de las isoformas de la cadena pesada de la miosina (MHC). La MHC es una proteína con actividad ATPasa que determina la velocidad y la fuerza de contracción de la fibra muscular (Bottinelli et al., 2006). En los mamíferos, las diferentes isoformas de la MHC están codificadas por un grupo de genes localizados en los cromosomas 14, 17 y 7 (Tabla 1) (Schiaffino & Reggiani, 1996; Weiss & Leinwand, 1996; Weiss et al., 1999). En el cromosoma 14 se localizan los genes MYH6 y MYH7 que codifican para las isoformas cardíacas, la MHC-α cardíaca y la MHC-ß, respectivamente. La isoforma MHC-α cardíaca se expresa en los atrios del corazón, mientras que la isoforma MHC-ß se expresa en los ventrículos. Esta última isoforma también se expresa en el músculo esquelético, donde se denomina MHC-I (Weiss & Leinwand, 1996).

Tabla 1. Cromosomas y genes de la MHC y la isoforma para la que codifican. CROMOSOMA GEN MHC 17 MYH1 IIX 17 MYH2 IIA 17 MYH3 Embriónica 17 MYH4 IIB 14 MYH6 α-cardíaca 14 MYH7 Beta/I 17 MYH8 Neonatal 17 MYH13 Extraocular 7 MYH16 Masticadora

En el cromosoma 17 se localizan seis genes que codifican las isoformas MHC- neonatal o MHC-fetal, MHC-embriónica, MHC-IIA, MHC-IIX, MHC-IIB y MHC- extraocular (Weiss & Leinwand, 1996). Las isoformas MHC-neonatal y MHC- embriónica están codificadas por los genes MYH8 y MYH3, respectivamente, y se expresan durante el desarrollo fetal. Después del nacimiento, son reemplazadas de forma progresiva por las isoformas MHC-I, MHC-IIA, MHC-IIX y MHC-IIB (Schiaffino et al., 2015). Las isoformas MHC-I, MHC-IIA, MHC-IIX y MHC-IIB son las más abundantes en el músculo esquelético de los mamíferos adultos (Pette & Staron, 2000). Estas isoformas difieren en la actividad ATPasa y en la velocidad de liberación del ADP durante el ciclo de contracción, características que determinan la fuerza y la velocidad de contracción de la fibra muscular (Bottinelli et al., 1996; Schiaffino & Reggiani, 2011). El ciclo de contracción, o de puentes cruzados, se inicia con la unión

del ATP a la cabeza de la miosina, que se separa de la actina. La cabeza de la miosina tiene actividad ATPasa e hidroliza el ATP en ADP y Pi, provocando la formación de un puente cruzado entre la actina y la miosina. A continuación, se libera el Pi y se desencadena el golpe de potencia que produce el desplazamiento de la actina en relación a la miosina y genera la fuerza de contracción. Finalmente, se libera el ADP y la miosina puede volver a unirse al ATP y a separarse de la actina (Schiaffino & Reggiani, 2011; Walklate et al., 2016) (Figura 14).

Figura 14. Representación del ciclo de contracción muscular.

Las isoformas de la MHC con mayor actividad ATPasa hidrolizan el ATP más rápidamente y, por lo tanto, presentan una mayor potencia muscular3 (Walklate et al., 2016). Por otro lado, las isoformas de la MHC con mayor velocidad de liberación del ADP pueden iniciar el ciclo de interacción de la actina con la miosina con mayor

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rapidez, hecho que confiere a estas isoformas una mayor velocidad de acortamiento de la fibra muscular y, por lo tanto, una mayor velocidad de contracción.

La isoforma MHC-I presenta una baja velocidad de liberación del ADP y una baja actividad ATPasa, pero tiene un coste tensional bajo4 (Schiaffino & Reggiani, 2011). Estas características hacen que la isoforma MHC-I sea apropiada para acciones musculares prolongadas y de baja intensidad, como el mantenimiento de la postura. De hecho, esta isoforma se expresa en fibras de oxidación lenta (o "slow-oxidative") que obtienen el ATP necesario para la contracción por medio de la vía oxidativa (glucólisis aeróbica) (Korfage et al., 2005a). Estas fibras presentan una elevada resistencia a la fatiga y son las predominantes en los músculos tónicos y posturales (Schiaffino & Reggiani, 2011).

Las isoformas MHC-II son más rápidas y potentes que la MHC-I, presentando una velocidad de liberación del ADP y una actividad ATPasa que aumenta en el orden MHC-IIA<MHC-IIX<MHC-IIB. La isoforma MHC-IIB, que es la isoforma con mayor velocidad de contracción y potencia muscular de las tres, no se ha detectado en los mamíferos de gran tamaño, incluido Homo sapiens (Pette & Staron, 2000). Esto se debe a una disminución de la actividad transcripcional en la región promotora del gen MYH4 que permite la transcripción de parte del gen, pero no la traducción a proteína (Snow et al., 1982; Horton et al., 2001; Harrison et al., 2011). La isoforma MHC-IIX presenta un coste tensional elevado y se expresa en fibras con metabolismo glucolítico de contracción rápida (o "fast-twitch glycolitic"). Estas fibras obtienen el ATP por medio de la vía glucolítica (glucólisis anaeróbica) y presentan una baja resistencia a la fatiga (Korfage et al., 2005a). Finalmente, la isoforma MHC-IIA presenta una actividad ATPasa y una velocidad de liberación del ADP que se sitúa entre las isoformas MHC-I

y MHC-IIX. La isoforma MHC-IIA se expresa en fibras con metabolismo oxidativo glucolítico de contracción rápida (o "fast-twitch oxidative glycolitic"), es decir, fibras que obtienen el ATP necesario para la contracción de la vía oxidativa y también de la vía glucolítica (glucólisis aeróbica y anaeróbica) y que presentan una resistencia a la fatiga y un coste tensional moderados (Korfage et al., 2005a). Las fibras "fast-twitch oxidative glycolitic" junto a las fibras "fast-twitch glycolitic" son el tipo de fibras más abundantes en los músculos fásicos (Schiaffino & Reggiani, 2011).

La isoforma MHC-extraocular está codificada por el gen MYH13 y es específica de los músculos extraoculares (Weiss et al., 1999). Esta isoforma presenta una elevada velocidad de contracción y un bajo coste tensional que la hacen apropiada para los requerimientos funcionales de los músculos extraoculares, los cuales presentan movimientos sacádicos rápidos pero también movimientos lentos para poder centrar la mirada en la retina y así enfocar los objetos (Briggs & Schachat, 2000; Sciote & Morris, 2000).

Finalmente, en el cromosoma 7 se localiza el gen MYH16 que codifica la isoforma MHC-IIM (Desjardins et al., 2002). Esta isoforma se caracteriza por una elevada actividad ATPasa, capaz de generar una elevada tensión muscular, y por una velocidad de contracción que se sitúa entre las isoformas MHC-I y MHC-IIA (Hoh, 2002; Toniolo et al., 2008). La isoforma MHC-IIM solamente se ha descrito en músculos derivados del primer arco branquial de diferentes especies de mamíferos, incluidos los primates (Rowlerson et al., 1983; Hoh, 2002). El gen de la isoforma MHC-IIM es el primero en divergir durante el proceso evolutivo (Qin et al., 2002), hace aproximadamente 400 millones de años, dando a los animales unos músculos masticadores potentes, útiles para la captura de presas y/o para procesar alimentos mecánicamente resistentes (Figura 15). En los humanos, el gen MYH16 se transcribe solamente a una porción inestable de

la cabeza de la miosina, de 76 kDa, debido a una mutación que provoca la aparición de un codón de stop en la secuencia del ARNm (Stedman et al., 2004). Por lo tanto, en los humanos el gen MYH16 se transforma en un pseudogen, capaz de transcribir una parte de la secuencia del gen a ARNm pero sin capacidad para la expresión de la proteína, hecho que se relaciona con la disminución del tamaño de las fibras de tipo II en los músculos elevadores de la mandíbula en Homo sapiens (Stedman et al., 2004). Según Perry et al. (2005), la inactivación del gen MYH16 tuvo lugar hace 5.7 millones de años, coincidiendo con la divergencia de los géneros Homo y Pan.

GEN PROTEÍNA MYH8 MHC-neonatal MYH4 MHC-IIB MYH1 MHC-IIX MYH2 MHC-IIA MYH3 MHC-embriónica MYH13 MHC-extraocular MYH6 MHC-α cardíaca MYH7 MHC-β/I MYH16 MHC-masticadora

Figura 15. Reconstrucción filogenética de la MHC.