Сборка молекул миозина в целостную надмолекулярную структуру — толстую нить или протофибриллу, — происходит при помощи особых структурных белков. Здесь, в частности, имеется белок, расположенный вдоль толстой протофибриллы.
В состав миозиновых протофибрилл входит около трехсот молекул миозина. Половина их направлена своими головками в одну сторону саркомера, а половина — в противоположную. В центре толстой протофибриллы имеется участок, не содержащий головок молекул миозина. Таким образом, головки миозина одной половины толстой нити контактируют с актиновыми протофибриллами одной полярности, а головки другой половины молекул взаимодействуют с тонкими протофибриллами другой. Головки миозиновых молекул располагаются на противоположных половинах миозиновой протофибриллы шестью продольными рядами.