Tropomyosin

Protein Tropomyosin vyskytuje se primárně ve zúžených svalech a podílí se na svalové kontrakci. Genetické mutace mohou ovlivnit strukturu produkovaných tropomyosinových molekul, a tím způsobit řadu nemocí - včetně různých forem kardiomyopatie, jakož i multiplexní kongenity arthrogrypózy a nedostatečné myopatie.

Co je tropomyosin?

Tropomyosin je protein, který se nachází v lidském těle primárně v kosterních svalech. Biochemik Kenneth Bailey poprvé popsal protein v roce 1946. Jeden sval se skládá z mnoha svazků svalových vláken, které zase sestávají z svalových vláken.

Každé vlákno není složeno z jediné, jasně definované svalové buňky, ale z tkáně s mnoha buněčnými jádry. V těchto jednotkách představují myofibrily jemnější vlákna; jejich příčné řezy se nazývají sarkomery. Sarkomér se skládá ze dvou typů pramenů, které jsou střídavě tlačeny do sebe, jako je výstroj nebo zip. Některé z těchto řetězců jsou myosin, jiné jsou komplexem aktinu a tropomyosinu. V tomto komplexu tvoří aktinové molekuly silný řetěz, kolem kterého jsou vinuté dva řetězce tropomyosinu.

Anatomie a struktura

Tropomyosin se skládá ze dvou částí: α a β. Dva stavební bloky mají celkem 568 aminokyselin, z nichž 284 jsou a-tropomyosin a 284 jsou p-tropomyosin. Tyto aminokyseliny jsou uspořádány v řadě a vytvářejí dlouhé řetězce, než se nakonec spojí a vytvoří tyčinkovitou makromolekulu.

Sekvence aminokyselin a struktura proteinu jsou stanoveny geneticky; u lidí jsou za to zodpovědné následující geny: TPM1 na 15. chromozomu, TPM2 na 9. chromozomu, TPM3 na prvním chromozomu a TMP4 na 19. chromozomu. Proužek tropomyosinu (s oběma podjednotkami) se vine kolem silnějších aktinových filamentů v pruhovaných kosterních svalech. Troponin, další protein, je také k němu připojen.

Funkce a úkoly

Tropomyosin je nutný ke zkrácení kosterního svalu. Když nervový impuls dosáhne svalu, elektrický stimul se zpočátku rozšíří skrz sarkolemma a T-tubuly a nakonec vede k uvolnění iontů vápníku v sarkoplazmatickém retikulu.

Ionty se dočasně vážou na troponin, který se nachází na řetězci tropomyosinu. V důsledku toho ionty vápníku mění fyzikální vlastnosti molekuly. Troponin se na povrchu mírně posune, a tak se vzdálí od míst, na která se může myosin také vázat. Myosin tvoří komplementární vlákna komplexu aktin / tropomyosin. Na konci myosinového vlákna jsou dvě takzvané hlavy. Hlava myosinu se může vázat na oblasti aktinového vlákna, které již nejsou obsazeny troponinem.

Poté, co se vloží na vlákno, myosinové hlavy se sklopí a protlačí se mezi aktinová / tropomyosinová vlákna, což zkrátí sarkomeru. Zároveň se tento proces děje nejen u jednoho sarkoméra, ale u mnoha. Četné kontrahované sarkomery tedy způsobují svalové vlákno, a tím i svalovou hmotu jako celek. Nervový signál často stimuluje několik stovek svalových vláken. Plastifikační účinek adenosintrifosfátu (ATP) umožňuje myosinové hlavě oddělit se od aktinu.

Kontrakce hladkých svalů je poněkud odlišná. Hladké svaly obklopují orgány u lidí nebo se nacházejí ve stěnách krevních cév. Může stahovat více než pruhované svaly. Zatímco kosterní svaly mají pruhovanou strukturu, hladké svaly tvoří plochý povrch tvořený jednotlivými buňkami. Kromě aktinu a tropomyosinu mají hladké svaly kalderin a kalmodulin, další dva proteiny, jejichž interakce ovlivňuje napětí ve svalech. Tropomyosin působí především na kalmodulin.

Kromě toho hraje tropomyosin také roli v jiných biologických procesech. Zdá se například, že ovlivňuje vazbu aktinu v cytoskeletu a má vliv na buněčné dělení.

Nemoci

Jedním onemocněním, které může souviset s tropomyosinem, je hypertrofická kardiomyopatie. Jedná se o srdeční onemocnění, při kterém jsou sarkomery (části svalových vláken) zesíleny, což také ovlivňuje tloušťku svalových vláken jako celku.

V důsledku toho se mohou objevit příznaky, jako je pocit tlaku na hrudi, závratě, dušnost, synkopa a záchvaty anginy pectoris. V tomto případě se vrací k funkčním problémům srdečního svalu. Nejběžnější příčina (40–60%) hypertrofické kardiomyopatie spočívá v genech: změny (mutace) vedou k chybám v genetickém kódu a v důsledku toho k nesprávné syntéze proteinů. To může také ovlivnit různé proteiny, které tvoří svalová vlákna.

Při restriktivní kardiomyopatii se srdeční sval ztuhne. Příčinou je nadbytek pojivové tkáně. Restriktivní kardiomyopatie vede ke srdečnímu selhání, které je typicky charakterizováno poruchami dýchání, otoky, suchým kašlem, únavou, vyčerpáním, závratěmi, synkopou, palpitacemi a různými poruchami trávení. U postižených je méně pravděpodobné, že budou zmateni, trpí problémy s pamětí nebo zhoršeným kognitivním výkonem. Dilatační kardiomyopatie může být také způsobena chybou v tropomyosinových genech.

Když se toto onemocnění srdce projeví, je často spojeno s globálním srdečním selháním a / nebo progresivním selháním levého srdce. Kromě toho se mohou objevit poruchy dýchání, embolie a srdeční arytmie. Dvě další nemoci, které mohou souviset s tropomyosinem a které jsou částečně založeny na mutacích, jsou nedostateinová myopatie, při které mohou být svaly mnoha způsoby narušeny, a arthrogryposis multiplex congenita, ve kterém klouby ztuhnou. Všechna tato onemocnění však mohou mít i jiné příčiny, mutace v tropomyosinových genech jsou pouze jednou z možností.