Tropomyosin

Protein Tropomyosin nastaje prvenstveno u prugastim mišićima i sudjeluje u kontrakciji mišića. Genetske mutacije mogu utjecati na strukturu proizvedenih molekula tropomiozina i na taj način uzrokovati brojne bolesti - uključujući različite oblike kardiomiopatije, kao i artrogryposis multiplex congenita i nemalinsku miopatiju.

Što je tropomiozin?

Tropomiozin je protein koji se nalazi u ljudskom tijelu prvenstveno u koštanim mišićima. Biokemičar Kenneth Bailey prvi je opisao protein 1946. Jedan se mišić sastoji od mnogih snopova mišićnih vlakana koji se zauzvrat sastoje od mišićnih vlakana.

Svako vlakno nije sastavljeno od jedne, jasno definirane mišićne stanice, već od tkiva s mnogo staničnih jezgara. Unutar ovih jedinica miofibrili predstavljaju finija vlakna; njihovi poprečni presjeci nazivaju se sarcomeres. Sarcomere čine dvije vrste niti koje se naizmjenično guraju jedna u drugu, poput zupčanika ili patentnog zatvarača. Neki od tih nizova su miozin, drugi su kompleks aktina i tropomiozina. U ovoj složenoj molekuli aktina formiraju se debeli lanac oko kojeg su namotane dvije niti tropomiozina.

Anatomija i struktura

Tropomiozin se sastoji od dva dijela: α i β. Dva građevna bloka imaju ukupno 568 aminokiselina, od čega su 284 α-tropomiozin, a 284 p-tropomiozin. Te se aminokiseline razvrstavaju u nizu i tvore duge lance prije nego što se konačno spoje kako bi tvorile makromolekule u obliku šipke.

Slijed aminokiselina i struktura proteina genetski su određeni; u ljudi su za to odgovorni sljedeći geni: TPM1 na 15. kromosomu, TPM2 na 9. kromosomu, TPM3 na prvom kromosomu i TMP4 na 19. kromosomu. Konop tropomiozina (s obje podjedinice) viri oko debljih aktinskih niti u prugastim skeletnim mišićima. Na njega se veže i troponin, još jedan protein.

Funkcija i zadaci

Tropomiozin je potreban da se skeletni mišići stežu. Kad živčani impuls dođe do mišića, električni se podražaj u početku širi kroz sarkolemmu i T-tubule i konačno dovodi do oslobađanja kalcijevih iona u sarkoplazmatskom retikulu.

Ioni se privremeno vežu za troponin koji se nalazi na lancu tropomiozina. Kao rezultat, kalcijevi ioni mijenjaju fizikalna svojstva molekule. Troponin se malo pomiče po površini i tako se odmiče od mjesta na koja se također može vezati miozin. Miozin tvori komplementarna vlakna u aktinsko / tropomiozinskom kompleksu. Na kraju miozinskog filamenta nalaze se dvije takozvane glave. Glave miozina mogu se vezati za područja aktinova vlakna koja više ne zauzimaju troponin.

Nakon što se usidre na vlakno, glave miozina preklapaju se i guraju između aktinskih / tropomiozinskih niti, što skraćuje sarkomere. U isto vrijeme, ovaj se proces događa ne samo u jednom sarkomeru, nego u mnogim. Brojni ugovoreni sarcomeri uzrokuju kontrakciju mišićnih vlakana, a time i mišića u cjelini. Živčani signal često stimulira nekoliko stotina mišićnih vlakana. Učinak plastifikacije adenozin trifosfata (ATP) omogućuje da se glava miozina odvoji od aktina.

Kontrakcija glatkih mišića je nešto drugačija. Glatki mišići okružuju organe kod ljudi ili se nalaze u zidovima krvnih žila. Može ugovoriti više od prugastih mišića. Dok skeletni mišići imaju prugaste strukture, glatki mišići tvore ravnu površinu sastavljenu od pojedinih stanica. Uz aktin i tropomiozin, glatki mišići imaju kaldesmon i kalmodulin, dva druga proteina, čija interakcija utječe na napetost u mišićima. Tropomiozin djeluje prvenstveno na kalmodulin.

Uz to, tropomiozin također ima ulogu u drugim biološkim procesima. Na primjer, čini se da utječe na vezanje aktina u citoskeletu i da ima učinak na diobu stanica.

bolesti

Jedna bolest koja može biti povezana s tropomiozinom je hipertrofična kardiomiopatija. Ovo je bolest srca u kojoj se sarkomeri (dijelovi mišićnih vlakana) zadebljaju, što utječe i na debljinu mišićnih vlakana u cjelini.

Kao rezultat toga, mogu se razviti simptomi kao što su osjećaj pritiska u prsima, vrtoglavica, kratkoća daha, sinkopa i napadi angine. U ovom se slučaju vraćaju funkcionalnim problemima srčanog mišića. Najčešći uzrok (40–60%) hipertrofične kardiomiopatije leži u genima: promjene (mutacije) dovode do pogrešaka u genetskom kodu i, prema tome, do pogrešne sinteze proteina. To također može utjecati na različite bjelančevine koje čine mišićna vlakna.

Kod restriktivne kardiomiopatije, srčani mišić postaje otvrdnut. Uzrok je višak vezivnog tkiva. Restriktivna kardiomiopatija dovodi do zatajenja srca, što je tipično za poremećaje disanja, edeme, suhi kašalj, umor, iscrpljenost, vrtoglavicu, sinkopu, palpitacije i razne probavne smetnje. Oni koji su pogođeni manje su zbunjeni, pate od problema s pamćenjem ili oslabljene kognitivne sposobnosti. Dilatirana kardiomiopatija također može biti posljedica pogreške u genima tropomiozina.

Kada se manifestira ova bolest srca, često je povezana s globalnim zatajenjem srca i / ili progresivnim zatajenjem lijevog srca. Pored toga mogu se pojaviti poremećaji disanja, embolije i srčane aritmije. Dvije druge bolesti koje mogu biti povezane s tropomiozinom, a dijelom se temelje na mutacijama, su nemalinska miopatija kod koje se mišići mogu oslabiti na više načina i arthrogryposis multiplex congenita u kojoj se zglobovi ukrućuju. Međutim, sve ove bolesti mogu imati i druge uzroke: mutacije u genima tropomiozina samo su jedna od mogućnosti.