L’actina è una proteina che si trova all’interno delle cellule di tutti gli esseri viventi le cui cellule contengono un nucleo legato alla membrana. La proteina è un componente di due tipi di filamenti cellulari: microfilamenti e filamenti sottili. I microfilamenti contribuiscono al citoscheletro, una struttura all’interno delle membrane cellulari che aiuta la cellula a mantenere la sua forma. I filamenti sottili, che si trovano nelle cellule muscolari, sono coinvolti nella contrazione muscolare.
Il modo in cui i filamenti di actina facilitano la contrazione muscolare può essere spiegato utilizzando la teoria del filamento scorrevole. All’interno di ogni cellula muscolare, queste catene proteiche formano sottili filamenti passivi che lavorano in combinazione con filamenti spessi di miosina, una proteina motoria o di movimento che produce la forza della contrazione muscolare. Per fare ciò, i filamenti di miosina scivolano avanti e indietro lungo i filamenti di actina all’interno di un’unità all’interno della cellula muscolare, chiamata sarcomero. Ogni cellula muscolare può contenere centinaia di migliaia di sarcomeri, una struttura a banda che si espande e si contrae come un’unità mentre i filamenti di actina e miosina scivolano l’uno sull’altro. Sono le bande dei sarcomeri che danno ai muscoli il loro aspetto striato.
Sotto il modello a filamento scorrevole, i filamenti di miosina sono alternati a filamenti di actina in linee orizzontali, proprio come le strisce rosse e bianche sulla bandiera americana. Le proteine miosina scivolano lungo l’actina, rilasciando ioni calcio che consentono alla testa di ciascuna proteina miosina di legarsi a un sito sul filamento di actina. Una volta che la miosina si lega a questi siti, proprio come un equipaggio di vogatori in un equipaggio che tira i remi contemporaneamente, la miosina tira i due filamenti l’uno accanto all’altro, determinando un accorciamento generale del sarcomero. Questo accorciamento collettivo è reso possibile dall’idrolisi dell’adenosina trifosfato (ATP) – la principale fonte di energia del corpo per molte funzioni cellulari – e provoca la contrazione della cellula muscolare.
Una volta che i filamenti di actina e miosina si legano e si verifica l’ictus – tirando i filamenti di actina verso il centro del sarcomero – le teste di miosina si staccano e l’ATP viene ricaricato in questi filamenti, causando quindi il successivo colpo dei filamenti. La proteina tropomiosina potrebbe coprire i filamenti di actina e bloccare i siti di legame; questo processo impedirebbe alla miosina di legarsi e comporterebbe il rilassamento dei muscoli. Questo meccanismo di legame e scorrimento dei filamenti di miosina e actina è anche il modo in cui avviene la citochinesi, o divisione cellulare, con l’azione del filamento scorrevole che provoca il pizzicamento di una cellula in due durante la mitosi.