ТРОПОНИН: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ И ТЕСТ - БИОЛОГИЈА - 2025

Тропонин је назив који се даје протеину који је присутан у скелетном и срчаном мишићу кичмењака, повезан са влакнима у мишићним влакнима и који има функцију у регулацији контрактилне активности (контракције и опуштања мишића).

Мишићна влакна су ћелије које чине мишићно ткиво, чији се контракцијски капацитет заснива на интеракцији између појединих филамената који су поредани и уско повезани изнутра, заузимајући већину цитоплазматске запремине.

Графички приказ елемената танког влакна у мишићним влакнима (Извор: Раул654, виа Викимедиа Цоммонс)

Ова влакна су позната као миофиламенти и постоје две класе: дебела и танка. Дебела влакна састављена су од молекула миозина ИИ, док су танки филаменти полимери глобуларног актина или Г-актина заједно са два друга протеина.

И актин и миозин налазе се и у другим ћелијама људског тела и у другим организмима, само у много мањем броју и учествују у различитим процесима као што су миграција ћелија, егзоцитоза, у цитокинези (током целијске деобе), па чак и у интрацелуларни везикуларни промет.

Тропонин и тропомиозин су два протеина повезана са танким актинским влакнима који учествују у регулацији процеса контракције и опуштања миофибрила мишићних ћелија или влакана.

Механизми деловања преко којих ова два протеина врше своју функцију повезани су са унутарћелијском концентрацијом калцијума. Регулациони систем тропонина један је од најпознатијих система у физиологији и биохемији контракције скелетних мишића.

Ови протеини су од велике важности за тело. Тренутно је сигурно познато да су неке породичне или прирођене кардиомиопатије производ мутација у низу гена који кодирају било који од ова два (тропонин или тропомиозин).

карактеристике

Тропонин је повезан са актином у танким нитима мишићних влакана у скелетном и срчаном мишићу у стехиометријском омјеру од 1 до 7, односно један молекул тропонина на сваких 7 молекула актина.

Овај протеин, као што је истакнуто, налази се искључиво у влакнима садржаним у миофибрилима мишићних влакана скелетних и срчаних, а не у влакнима глатких мишића који чине васкуларне и висцералне мишиће.

Неки аутори га замишљају као регулациони протеин тропомиозина. Овако има везна места за интеракцију са молекулама актина, што му омогућава способност да регулише своју интеракцију са миозином дебелих филамената.

У миофиламентима однос између молекула тропонина и тропомиозина је 1 према 1, што значи да за сваки постојећи комплекс тропонина постоји молекул тропомиозина који је с њим повезан.

Структура

Тропонин је протеински комплекс који се састоји од три различите глобуларне подјединице познате као тропонин И, тропонин Ц и тропонин Т, који заједно додају више или мање 78 кДа.

У људском телу постоје варијанте специфичне за ткиво за сваку од ових подјединица, које се међусобно разликују и на генетском и на молекуларном нивоу (с обзиром на гене који их кодирају), и на структуралном нивоу (с обзиром на њихове аминокиселинске секвенце).

Представништво једне од подјединица Тропонин (Извор: Јавахар Сваминатхан и особље МСД-а у Европском институту за биоинформатику путем Викимедиа Цоммонса)

Тропонин Ц или ТнЦ је најмања од три подјединице и можда једна од најважнијих. Има 18 кДа молекулске масе и има места за везање калцијума (Ца2 +).

Тропонин Т или ТнТ је онај који има места везивања за сидрење комплекса од три подјединице за тропомиозин и има молекулску масу од 30 кДа; такође је позната као Т подјединица или подјединица која веже тропомиозин.

Тропонин И или ТнИ, са мало више од 180 аминокиселинских остатака, има исту молекулску масу као тропонин Т, али по својој структури има посебна места која везују актин, блокирајући интеракцију последњег и миозина, што је појава одговорна за контракцију мишићних влакана.

Многи уџбеници ову подјединицу спомињу као инхибицијску подјединицу и као молекуларно "лепило" између три подјединице тропонина. Његова способност да се веже за актин и његово инхибицијско деловање појачана је његовом повезаношћу с тропомиозином, посредованом од ТнТ подјединице.

Показано је да је у подјединици И подручје секвенције одговорне за инхибицију дефинисано централним пептидом од 12 аминокиселинских остатака између положаја 104 и 115; и да Ц-терминални део подјединице такође има улогу током инхибиције.

Карактеристике

Главна улога тропонина у контракцији мишића зависи од његове способности да веже калцијум, пошто је овај протеин једина компонента танких нити у скелетним мишићима који имају ово својство.

У недостатку тропонина, танка влакна се могу везати за густе нити и скупљати се, без обзира на интрацелуларну концентрацију калцијума, тако да је функција тропонина да спречи контракцију у недостатку калцијума везањем за тропомиозин.

Дакле, тропонин има важну улогу у одржавању мишићне релаксације када нема довољно интрацелуларног калцијума и у контракцији мишића када електрични нервни стимуланс омогућава калцијуму да уђе у мишићна влакна.

Како се то дешава?

У скелетним и срчаним пругастим мишићима контракција мишића настаје услед интеракције танких и дебелих филамената који клизе једни преко других.

У ћелијама ових мишића калцијум је неопходан за интеракцију актин-миозин (танка и дебела влакна), јер су места везивања актина за миозин "скривена" заједничким деловањем тропомиозина и тропонин, који реагује на калцијум.

Иони калцијума из саркоплазматског ретикулума (ендоплазматски ретикулум мишићних влакана) вежу се за Ц подјединицу тропонина, неутралишући инхибицију посредовану тропонином и покрећући контракцију мишића.

"Неутрализација" инхибиције проузрокована подјединицом И настаје након везивања калцијума за подјединицу Ц, што ствара конформациону промену која се шири између три подјединице и омогућава њихову дисоцијацију и од молекула актина и тропомиозина .

Ова дисоцијација између тропонина, тропомиозина и актина открива места везивања миозина на актин. Тада глобуларне главе ових потоњи могу интеракцију са актинским влакнима и покренути контракцију зависну од АТП-а померањем једног филамента преко другог.

Тропонин тест

Тропонин је преферирани биомаркер за откривање срчаних лезија. Из тог разлога, тропонски тест се широко користи у биохемијској, раној и / или превентивној дијагнози неких срчаних патолошких стања као што је акутни инфаркт миокарда.

Овај тест проналазе многи лекари који ће вам помоћи да донесу одлуку о томе шта треба учинити и који третман да примене пацијентима са болом у грудима.

Опћенито је повезан с откривањем подјединица тропонина Т и И, будући да се изоформа тропонина Ц налази и у скелетним мишићима који споро увијају; то јест, није специфично за срце.

На чему се заснива тропонински тест?

Тропонински тест је обично имунолошки тест који открива срчане изоформе Т и И подјединице тропонина. Дакле, заснива се на разликама које постоје између обе изоформе.

Изоформа подјединице тропонина И (цТнИ)

У мишићном ткиву миокарда постоји само једна изоформа подјединице тропонина И, за коју је карактеристично присуство 32 пост-транслационог "репа" аминокиселина на њеном Н-терминалном крају.

Тај се облик открива захваљујући развоју специфичних моноклонских антитела која не препознају остале не-срчане изоформе, будући да је реп аминокиселина мање или више за 50% различит од крајева других изоформи.

ЦТнИ се не изражава у оштећеним ткивима, али је јединствен за срчано ткиво одраслих.

Изоформа Т-подјединице тропонин (цТнТ)

Срчана изоформа тропонинске Т подјединице је кодирана у три различита гена, од којих мРНА могу да се подвргну алтернативном спајању што резултира производњом изоформа са променљивим секвенцама на Н- и Ц-терминима.

Иако људски срчани мишић садржи 4 изоформе ТнТ, само један је карактеристичан за срчано ткиво одраслих. То се открива специфичним антителом дизајнираним против Н-терминалног краја његове аминокиселинске секвенце.

Тестови следеће генерације за Т подјединицу срчане изоформе обрате пажњу да чињеница да повређено ткиво скелетног мишића може поново да изрази ову изоформу, па се може добити унакрсна реакција са антителом.

Референце

1. Бабуин, Л., и Јаффе, АС (2005). Тропонин: биомаркер избора за откривање срчаних повреда. ЦМАЈ, 173 (10), 1191-1202.
2. Цоллинсон, П., Стуббс, П., & Кесслер, А.-Ц. (2003). Мултицентрична процена дијагностичке вредности срчаног тропонина Т, масе ЦК-МБ и миоглобина за процену пацијената са сумњом на акутне коронарне синдроме у рутинској клиничкој пракси. Срце, 89, 280–286.
3. Фарах, Ц., Реинацх, Ф. (1995). Тропонински комплекс и регулација контракције мишића. ФАСЕБ, 9, 755–767.
4. Келлер, Т., Пеетз, Д., Тзикас, С., Ротх, А., Цзиз, Е., Бицкел, Ц.,… Бланкенберг, С. (2009). Осетљиви тест тропонина И у раној дијагнози акутног инфаркта миокарда. Тхе Нев Енгланд Јоурнал оф Медицине, 361 (9), 868–877.
5. Росс, М., и Павлина, В. (2006). Хистологија. Текст и атлас са корелираном ћелијском и молекуларном биологијом (5. изд.). Липпинцотт Виллиамс и Вилкинс.
6. Вакабаиасхи, Т. (2015). Механизам регулисања калцијума у ​​мишићној контракцији. У потрази за својом структуралном основом. Проц. Јпн. Ацад. Сер. Б, 91, 321-350.