tropomyosin

Proteín tropomyosin vyskytuje sa predovšetkým v priečne pruhovaných svaloch a podieľa sa na sťahovaní svalov. Genetické mutácie môžu ovplyvniť štruktúru produkovaných molekúl tropomyozínu, a tým spôsobiť celý rad chorôb - vrátane rôznych foriem kardiomyopatie, ako aj multiplexnej kongenity artrogrypózy a myopatie bezin.

Čo je tropomyosín?

Tropomyozín je proteín nachádzajúci sa v ľudskom tele primárne v kostrových svaloch. Biochemik Kenneth Bailey prvýkrát opísal proteín v roku 1946. Jeden sval sa skladá z mnohých zväzkov svalových vlákien, ktoré zase pozostávajú z svalových vlákien.

Každé vlákno nie je zložené z jednej jasne definovanej svalovej bunky, ale z tkaniva s mnohými bunkovými jadrami. V týchto jednotkách predstavujú myofibrily jemnejšie vlákna; ich priečne rezy sa nazývajú sarkoméry. Sarkomér je tvorený dvoma typmi prameňov, ktoré sú striedavo tlačené do seba, ako je výstroj alebo zips. Niektoré z týchto vlákien sú myozín, iné sú komplexom aktínu a tropomyozínu. V tomto komplexe tvoria aktínové molekuly hrubý reťazec, okolo ktorého sú navinuté dva reťazce tropomyozínu.

Anatómia a štruktúra

Tropomyozín sa skladá z dvoch častí: α a β. Dva stavebné bloky majú celkom 568 aminokyselín, z ktorých 284 sú a-tropomyozín a 284 sú β-tropomyosín. Tieto aminokyseliny sú usporiadané v rade a vytvárajú dlhé reťazce pred tým, ako sa nakoniec spoja do formy tyčinkovitej makromolekuly.

Sekvencia aminokyselín a štruktúra proteínu sú stanovené geneticky; u ľudí sú za to zodpovedné nasledujúce gény: TPM1 na 15. chromozóme, TPM2 na 9. chromozóme, TPM3 na prvom chromozóme a TMP4 na 19. chromozóme. Prameň tropomyozínu (s oboma podjednotkami) sa navíja okolo hrubších aktínových vlákien v priečne pruhovaných kostrových svaloch. K nemu je tiež pripojený troponín, ďalší proteín.

Funkcia a úlohy

Tropomyosín je potrebný na kontrakciu kostrových svalov. Keď nervový impulz dorazí do svalu, elektrický stimul sa najskôr rozšíri cez sarkolemmu a T-tubuly a nakoniec vedie k uvoľneniu vápenatých iónov v sarkoplazmatickom retikule.

Ióny sa dočasne viažu na troponín, ktorý sa nachádza na reťazci tropomyosínu. Výsledkom je, že ióny vápnika menia fyzikálne vlastnosti molekuly. Troponín sa na povrchu mierne posúva, a tak sa pohybuje ďalej od miest, na ktoré sa môže viazať aj myozín. Myozín tvorí komplementárne vlákna komplexu aktín / tropomyozín. Na konci myozínového vlákna sú dve takzvané hlavy. Hlava myozínu sa môže viazať na oblasti aktínového vlákna, ktoré už nie sú obsadené troponínom.

Po zakotvení na vlákne sa myozínové hlavy prekrývajú a tlačia sa medzi aktínové / tropomyozínové vlákna, čo skracuje sarkoméru. Súčasne sa tento proces odohráva nielen v jednej sarkomére, ale v mnohých. Početné stiahnuté sarkoméry preto spôsobujú kontrakciu svalového vlákna, a tým aj svalov ako celku. Nervový signál často stimuluje niekoľko stoviek svalových vlákien. Plastifikačný účinok adenozíntrifosfátu (ATP) umožňuje myozínovej hlave oddeliť sa od aktínu.

Kontrakcia hladkých svalov je trochu iná. Hladké svaly obklopujú orgány u ľudí alebo sa nachádzajú v stenách krvných ciev. Môže sťahovať viac než priečne pruhované svaly. Zatiaľ čo kostrové svaly majú pruhovanú štruktúru, hladké svaly tvoria plochý povrch tvorený jednotlivými bunkami. Hladké svaly majú okrem aktínu a tropomyozínu kalderozín a kalmodulín, ďalšie dva proteíny, ktorých interakcia ovplyvňuje napätie vo svaloch. Tropomyozín pôsobí predovšetkým na kalmodulín.

Okrem toho hrá tropomyozín úlohu aj v iných biologických procesoch. Napríklad sa zdá, že ovplyvňuje väzbu aktínu v cytoskelete a má vplyv na bunkové delenie.

choroby

Jedným ochorením, ktoré môže súvisieť s tropomyozínom, je hypertrofická kardiomyopatia. Je to ochorenie srdca, pri ktorom sú sarkoméry (časti svalových vlákien) zhrubnuté, čo tiež ovplyvňuje hrúbku svalových vlákien ako celku.

V dôsledku toho sa môžu vyvinúť príznaky, ako je pocit tlaku na hrudníku, závraty, dýchavičnosť, synkopa a záchvaty angíny pectoris. V tomto prípade sa vracajú k funkčným problémom srdcového svalu. Najčastejšou príčinou (40–60%) hypertrofickej kardiomyopatie sú gény: zmeny (mutácie) vedú k chybám v genetickom kóde, a teda k nesprávnej syntéze proteínov. To môže tiež ovplyvniť rôzne bielkoviny, ktoré tvoria svalové vlákna.

Pri reštriktívnej kardiomyopatii sa srdcový sval stvrdne. Príčinou je nadbytok spojivového tkaniva. Reštriktívna kardiomyopatia vedie k srdcovému zlyhaniu, ktoré sa typicky vyznačuje poruchami dýchania, opuchom, suchým kašľom, únavou, vyčerpaním, závratmi, synkopou, palpitáciami a rôznymi poruchami trávenia. Dotknuté osoby sú menej pravdepodobné, že budú zmätené, trpia problémami s pamäťou alebo zhoršenou kognitívnou výkonnosťou. Dilatačná kardiomyopatia môže byť tiež spôsobená chybou tropomyozínových génov.

Keď sa toto ochorenie srdca prejaví, je často spojené s globálnym srdcovým zlyhaním a / alebo progresívnym zlyhaním ľavého srdca. Okrem toho sa môžu objaviť poruchy dýchania, embólie a srdcové arytmie. Dve ďalšie choroby, ktoré môžu súvisieť s tropomyozínom a ktoré sú čiastočne založené na mutáciách, sú nedostatočná myopatia, pri ktorej môžu byť svaly poškodené mnohými spôsobmi, a artrogrypóza multiplex congenita, pri ktorej sa kĺby stuhnú. Všetky tieto choroby však môžu mať aj iné príčiny, mutácie v tropomyozínových génoch sú len jednou možnosťou.