Wczesne praceEdit
Pierwszym odkrytym białkiem mięśniowym była miozyna, wyodrębniona i nazwana w 1864 roku przez niemieckiego naukowca Willy’ego Kühne. W 1939 roku rosyjski zespół małżonków Vladimir Alexandrovich Engelhardt i Militsa Nikolaevna Lyubimova odkryli, że miozyna posiada enzymatyczną (zwaną ATPazą) właściwość, która może rozłożyć ATP w celu uwolnienia energii. Albert Szent-Györgyi, węgierski fizjolog, skupił się na fizjologii mięśni po otrzymaniu Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny w 1937 roku za prace nad witaminą C i kwasem fumarowym. W 1942 roku wykazał, że ATP jest źródłem energii dla skurczu mięśni. Zaobserwował, że włókna mięśniowe zawierające miozynę B skracają się w obecności ATP, ale nie w obecności miozyny A. Doświadczenie to opisał później jako „być może najbardziej ekscytujący moment w moim życiu”. Wraz z Brunó Ferencem Straubem, wkrótce odkrył, że miozyna B była związana z innym białkiem, które nazwali aktyną, podczas gdy miozyna A nie była. Straub oczyścił aktynę w 1942 roku, a Szent-Györgyi oczyścił miozynę A w 1943 roku. Stało się jasne, że miozyna B jest połączeniem miozyny A i aktyny, więc miozyna A zachowała swoją pierwotną nazwę, podczas gdy miozyna B została przemianowana na aktomiozynę. Do końca lat czterdziestych zespół Szent-Györgyi’ego postulował z dowodami, że skurcz aktomiozyny jest równoważny skurczowi mięśnia jako całości. Jednak koncepcja ta spotkała się z ogólnym sprzeciwem, nawet takich laureatów Nagrody Nobla jak Otto Fritz Meyerhof i Archibald Hill, którzy trzymali się dominującego dogmatu, że miozyna jest białkiem strukturalnym, a nie funkcjonalnym enzymem. Jednak w jednym ze swoich ostatnich wkładów do badań nad mięśniami, Szent-Györgyi wykazał, że podstawową zasadą skurczu mięśni jest napędzana przez ATP aktomiozyna.
OriginEdit
Do czasu, gdy Hugh Huxley uzyskał tytuł doktora na Uniwersytecie Cambridge w 1952 r. na podstawie swoich badań nad strukturą mięśnia, Szent-Györgyi skierował swoją karierę na badania nad rakiem. Huxley udał się do laboratorium Francisa O. Schmitta w Massachusetts Institute of Technology w ramach stypendium podoktorskiego we wrześniu 1952 roku, gdzie w styczniu 1953 roku dołączył do niego inny angielski stypendysta podoktorski, Jean Hanson. Hanson uzyskał doktorat z budowy mięśni w King’s College w Londynie w 1951 roku. Huxley wykorzystał dyfrakcję promieni rentgenowskich do spekulacji, że białka mięśniowe, zwłaszcza miozyna, tworzą uporządkowane filamenty dające początek sarkomerowi (segmentowi włókna mięśniowego). Ich głównym celem było wykorzystanie mikroskopii elektronowej do zbadania szczegółów tych włókien, jak nigdy wcześniej. Wkrótce odkryli i potwierdzili filamentową naturę białek mięśniowych. Miozyna i aktyna tworzą nakładające się na siebie filamenty, filamenty miozyny tworzą głównie pasmo A (ciemny obszar sarkomeru), podczas gdy filamenty aktyny przecinają zarówno pasmo A, jak i I (jasny obszar). Huxley jako pierwszy zaproponował teorię filamentów ślizgowych w 1953 r., stwierdzając:
„… f postuluje się, że rozciąganie mięśnia odbywa się nie poprzez wydłużanie filamentów, ale przez proces, w którym dwa zestawy filamentów ślizgają się obok siebie; rozciągliwość będzie wtedy zahamowana, jeśli miozyna i aktyna będą połączone razem.”
Później, w 1996 roku, Huxley żałował, że powinien był włączyć Hansona do formułowania swojej teorii, ponieważ opierała się ona na ich wspólnej pracy.
Andrew Huxley, którego Alan Hodgkin opisał jako „czarodzieja z aparaturą naukową”, właśnie odkrył mechanizm przekazywania impulsu nerwowego (potencjału czynnościowego) (za co on i Hodgkin otrzymali później Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1963 r.) w 1949 r., używając zaprojektowanego przez siebie zacisku napięciowego, i szukał współpracownika, który potrafiłby prawidłowo rozciąć włókna mięśniowe. Po rekomendacji bliskiego przyjaciela Roberta Stämpfli, niemiecki lekarz Rolf Niedergerke dołączył do niego na Uniwersytecie Cambridge w 1952 roku. W tym czasie zdał sobie sprawę, że konwencjonalnie używany mikroskop fazowo-kontrastowy nie nadaje się do badania drobnych struktur włókien mięśniowych i opracował swój własny mikroskop interferencyjny. Między marcem 1953 a styczniem 1954 roku przeprowadzili swoje badania. Huxley wspominał, że w tamtym czasie jedyną osobą, która przed 1953 r. myślała o przesuwaniu się włókien była Dorothy Hodgkin (późniejsza laureatka Nagrody Nobla w dziedzinie chemii z 1964 r.). Lato 1953 r. spędził w Marine Biological Laboratory w Woods Hole, Massachusetts, aby używać tam mikroskopu elektronowego. Tam poznał Hugh Huxleya i Hansona, z którymi dzielił się danymi i informacjami o ich pracach. Rozstali się w porozumieniu, że będą utrzymywać kontakt, a gdy ich cel zostanie osiągnięty, będą publikować razem, jeśli kiedykolwiek „dojdą do podobnych wniosków”.