ในปี พ.ศ. 2484 อัลเบิร์ต เซนต์จอร์จี (Albert Szent-Gyorgyi) นักวิทยาศาสตร์ชาวฮังกาเรียน ได้พยายามหาวิธีในการแยกสกัดโปรตีนองค์ประกอบของกล้ามเนื้อออกมา เพื่อเป็นพื้นฐานในการศึกษาถึงกลไกการทำงานของกล้ามเนื้อ

 

 

 

อัลเบิร์ต เซนต์จอร์จี
(พ.ศ. 2436-2529)

 

 

          จากการที่เซนต์จอร์จีทำการทดลองสกัดโปรตีนจากกล้ามเนื้อ โดยใช้สารละลายโพแทสเซียมคลอไรด์ (KCl) 0.6 โมลาร์ บดเนื้อกระต่ายที่อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 20 นาที แล้วกรองเอาแต่เฉพาะส่วนที่เป็นน้ำออกมา ทำให้เขาได้สารละลายโปรตีนที่มีความหนืดต่ำจากกล้ามเนื้อ เขายังพบว่า หากเนื้อกระต่ายบดถูกตั้งทิ้งไว้ในสารละลายโพแทสเซียมคลอไรด์ (KCl) 0.6 โมลาร์ เป็นเวลา 1 วัน ก่อนทำการแยกเอาเฉพาะส่วนที่เป็นน้ำออกมา เขาจะได้สารละลายโปรตีนชนิดที่มีความหนืดสูง
          ในตอนแรก เซนต์จอร์จี คิดว่าโปรตีนสำคัญในกล้ามเนื้อน่าจะมีเพียงชนิดเดียว เขาได้ตั้งชื่อสารละลายโปรตีนที่มีความหนืดต่ำว่า ไมโอซิน เอ ส่วนสารละลายโปรตีนที่มีความหนืดสูงเขาให้ชื่อว่า ไมโอซิน บี

 

          ในปี พ.ศ. 2485  สตรับ (Straub) ซึ่งเป็นนักวิจัยในห้องทดลองของเซนต์จอร์จี ได้ตั้งข้อสังเกตว่า ความหนืดที่ต่างกันของสารละลายโปรตีนไมโอซิน เอ และไมโอซิน บี อาจเกิดจากการที่มีโปรตีนชนิดอื่นอยู่รวมกับไมโอซินก็เป็นได้ เขาจึงทำการทดลองเพื่อพิสูจน์ความคิดดังกล่าว ในขั้นแรกเขาได้สกัดไมโอซิน เอ จากกล้ามเนื้อตามวิธีของเซนต์จอร์จี แล้วแบ่งสารละลายไมโอซิน เอ ส่วนหนึ่งตั้งทิ้งไว้ในห้องเย็นเป็นเวลา 1 วัน จนได้สารละลายโปรตีนที่ข้นหนืด จากนั้นทำการล้างโพแทสเซียมคลอไรด์ออกจากโปรตีนด้วยน้ำกลั่น แล้วทำให้แห้งโดยใช้อะซีโตน (acetone) เขาพบว่าโปรตีนที่ทำให้แห้งด้วยอะซีโตนนั้นเมื่อนำไปใส่ในสารละลายไมโอซิน เอ ทำให้ได้สารละลายที่มีความหนืดสูงเหมือนกับ ไมโอซิน บี เขากล่าว (เป็นภาษาอังกฤษ) ว่า “it activates myosin” ดังนั้นเขาจึงเรียกชื่อไมโอซิน บี ใหม่ว่า “actin”

 

 

การค้นพบโปรตีนไมโอซินและแอกทิินนี้ นับเป็นรากฐานสำคัญในการศึกษาเรื่องกล้ามเนื้อ รวมทั้งการศึกษาโครงสร้างที่เกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของเซลล์ชนิดอื่นๆ ในร่างกายอีกด้วย

 

 


ฮิว ฮักซ์ลีย์

จีน แฮนสัน

 

 

          ในปี พ.ศ. 2496 ฮิว ฮักซลีย์ (Hugh Huxley) และ จีน แฮนสัน (Jean Hanson) ได้ร่วมกันทำการศึกษาโครงสร้างของเส้นใยกล้ามเนื้อโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน พวกเขาพบว่าในเส้นใยกล้ามเนื้อแต่ละเส้นประกอบไปด้วยเส้นใยฝอยมากมาย เส้นใยฝอยแต่ละเส้นจะมีโครงสร้างที่เป็นหน่วยย่อยๆ เรียงตัวต่อกันไปเป็นห้องๆ ตลอดความยาว โดยที่แต่ละหน่วยมีอาณาบริเวณเริ่มจากฝากั้นห้องที่เขาตั้งชื่อว่า แถบยืดซี ไปจนถึงฝากั้นห้องหรือแถบยืดซี อันที่อยู่ถัดไป โครงสร้างหลักในแต่ละหน่วย ซึ่งมองเห็นจากกล้องจุลทรรศน์มีสองชนิด คือชนิดที่เป็นเส้นใยโปรตีนสายหนา และชนิดที่เป็นเส้นใยโปรตีนสายบาง เส้นใยโปรตีนสายหนาจะตั้งอยู่ตรงกลาง ส่วนเส้นใยโปรตีนสายบางจะยื่นออกมาจากแถบยืดซีหรือฝากั้นห้องทั้งสองข้าง
          บริเวณที่เส้นใยโปรตีนสายหนาตั้งอยู่จะเห็นเป็นแถบที่มีความโปร่งแสงน้อยกว่าบริเวณที่มีแต่เส้นใยโปรตีนสายบาง เขาเรียกชื่อแถบทึบที่อยู่ตรงกลางหน่วยย่อยว่าแถบเอ (anisotropic band) ซึ่งเป็นแถบที่ทำให้ความเข้มในภาพไม่สม่ำเสมอ ส่วนแถบจางที่ตั้งอยู่ทั้งสองข้าง เขาให้ชื่อว่าแถบไอ (isotropic band) เป็นแถบที่มีความเข้มสม่ำเสมอในภาพ
          จากการที่เขาใช้สารละลายโพแทสเซียมคลอไรด์ สกัดแยกเอาแต่เฉพาะเฉพาะโปรตีนไมโอซินออกมาจากหน่วยปฏิบัติการย่อยของกล้ามเนื้อ ฮิว ฮักซ์ลีย์ กับ จีน แฮนสัน พบว่า เส้นใยโปรตีนสายหนารวมทั้งแถบทึบที่เขาตั้งชื่อให้ว่า แถบเอ ได้หายไปจากโครงสร้าง

 

 

 

 

          ดังนั้นไมโอซินจึงน่าจะเป็นส่วนประกอบของเส้นใยโปรตีนสายหนาซึ่งตั้งอยู่ในบริเวณที่เป็นแถบเอ


          หน่วยปฏิบัติการย่อยของกล้ามเนื้อที่ถูกสกัดแยกเอาไมโอซินออกไปแล้ว คงมีเพียงเส้นใยโปรตีนสายบางยึดเกาะอยู่กับแถบยืดซี เมื่อใช้สารละลายโพแทสเซียมไอโอไดด์ 0.6 โมลาร์ สกัดเอาแต่เฉพาะโปรตีนแอกทิินออกมา ปรากฏว่าเส้นใยโปรตีนสายบาง รวมทั้งแถบไอ หายไปจากโครงสร้างของหน่วยย่อย

 

 

 

 

          พวกเขาจึงสรุปว่าแอกทินเป็นองค์ประกอบของเส้นใยโปรตีนสายบาง ซึ่งตั้งอยู่ในบริเวณที่เป็นแถบไอ

 

 

การศึกษาโครงสร้างของโปรตีนองค์ประกอบของกล้ามเนื้อในเวลาต่อมาโดยใช้รังสีเอกซ์ตรวจสอบผลึกโปรตีนบริสุทธิ์ ทำให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาโครงสร้างของโปรตีนแต่ละชนิดได้อย่างละเอียด