Τρομομυοσίνη

Η πρωτεΐνη Τρομομυοσίνη εμφανίζεται κυρίως στους ραβδωτούς μύες και συμμετέχει στη συστολή των μυών. Οι γενετικές μεταλλάξεις μπορούν να επηρεάσουν τη δομή των παραγόμενων μορίων τροπομυοσίνης και, ως εκ τούτου, να προκαλέσουν διάφορες ασθένειες - συμπεριλαμβανομένων διαφόρων μορφών καρδιομυοπάθειας, καθώς και αρθρογρύπωση πολλαπλών συγγενών και μυοπάθειας νεμαλίνης.

Τι είναι η τροπομυοσίνη;

Η τροπομυοσίνη είναι μια πρωτεΐνη που βρίσκεται στο ανθρώπινο σώμα κυρίως στους σκελετικούς μύες. Ο βιοχημικός Kenneth Bailey περιέγραψε για πρώτη φορά την πρωτεΐνη το 1946. Ένας μεμονωμένος μυς αποτελείται από πολλές δέσμες μυϊκών ινών, οι οποίες με τη σειρά τους αποτελούνται από τις μυϊκές ίνες.

Κάθε ίνα δεν αποτελείται από ένα μόνο, σαφώς καθορισμένο μυϊκό κύτταρο, αλλά από έναν ιστό με πολλούς κυτταρικούς πυρήνες. Μέσα σε αυτές τις μονάδες, τα μυοϊνίδια αντιπροσωπεύουν λεπτές ίνες. Οι εγκάρσιες τομές τους ονομάζονται σαρκομερείς. Ένα σαρκομερές αποτελείται από δύο τύπους κλώνων που ωθούνται εναλλάξ μεταξύ τους, όπως γρανάζι ή φερμουάρ. Μερικοί από αυτούς τους κλώνους είναι μυοσίνη, άλλοι είναι ένα σύμπλεγμα ακτίνης και τροπομυοσίνης. Σε αυτό το σύνθετο μόριο ακτίνης σχηματίζουν μια παχιά αλυσίδα γύρω από την οποία τυλίγονται δύο κλώνοι της τροπομυοσίνης.

Ανατομία & δομή

Η τροπομυοσίνη αποτελείται από δύο μέρη: α και β. Τα δύο δομικά στοιχεία έχουν συνολικά 568 αμινοξέα, εκ των οποίων τα 284 είναι α-tropomyosin και 284 είναι β-tropomyosin. Αυτά τα αμινοξέα ευθυγραμμίζονται στη σειρά και σχηματίζουν μεγάλες αλυσίδες προτού τελικά ενωθούν για να σχηματίσουν ένα μακρομόριο σε σχήμα ράβδου.

Η αλληλουχία των αμινοξέων και η δομή της πρωτεΐνης καθορίζονται γενετικά. στους ανθρώπους, τα ακόλουθα γονίδια είναι υπεύθυνα για αυτό: TPM1 στο 15ο χρωμόσωμα, TPM2 στο 9ο χρωμόσωμα, TPM3 στο πρώτο χρωμόσωμα και TMP4 στο 19ο χρωμόσωμα. Ο κλώνος της τροπομυοσίνης (και με τις δύο υπομονάδες) τυλίγεται γύρω από τα παχύτερα νήματα ακτίνης στους ραβδωτούς σκελετικούς μύες. Η τροπονίνη, μια άλλη πρωτεΐνη, προσκολλάται επίσης σε αυτήν.

Λειτουργία & εργασίες

Η τρομομυοσίνη απαιτείται για τη σύσπαση του σκελετικού μυός. Όταν μια νευρική ώθηση φτάσει στον μυ, το ηλεκτρικό ερέθισμα αρχικά εξαπλώνεται μέσω του σαρκολήματος και των Τ-σωληναρίων και τελικά οδηγεί στην απελευθέρωση ιόντων ασβεστίου στο σαρκοπλασματικό δίκτυο.

Τα ιόντα συνδέονται προσωρινά με την τροπονίνη, η οποία βρίσκεται στον κλώνο της τροπομυοσίνης. Ως αποτέλεσμα, τα ιόντα ασβεστίου αλλάζουν τις φυσικές ιδιότητες του μορίου. Η τροπονίνη μετατοπίζεται ελαφρώς στην επιφάνεια και έτσι απομακρύνεται από τα σημεία στα οποία μπορεί επίσης να συνδεθεί η μυοσίνη. Η μυοσίνη σχηματίζει τις συμπληρωματικές ίνες στο σύμπλεγμα ακτίνης / τροπομυοσίνης. Στο τέλος του νήματος μυοσίνης υπάρχουν δύο λεγόμενες κεφαλές. Οι κεφαλές μυοσίνης μπορούν να συνδεθούν στις περιοχές του νήματος ακτίνης που δεν καταλαμβάνονται πλέον από την τροπονίνη.

Αφού αγκυροβοληθούν στην ίνα, οι κεφαλές της μυοσίνης αναδιπλώνονται και σπρώχνονται μεταξύ των νημάτων ακτίνης / τροπομυοσίνης, γεγονός που μειώνει το σαρκομερές. Ταυτόχρονα, αυτή η διαδικασία συμβαίνει όχι μόνο σε ένα σαρκομερές, αλλά σε πολλά. Τα πολυάριθμα συσσωματωμένα σαρκωτικά προκαλούν, συνεπώς, τη σύσπαση των μυϊκών ινών και, συνεπώς, του μυός στο σύνολό του. Ένα νευρικό σήμα διεγείρει πολλές εκατοντάδες μυϊκές ίνες. Η επίδραση πλαστικοποίησης της τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP) επιτρέπει στην κεφαλή της μυοσίνης να αποκολληθεί από την ακτίνη.

Η συστολή των λείων μυών είναι κάπως διαφορετική. Οι λείοι μύες περιβάλλουν όργανα σε ανθρώπους ή βρίσκονται στα τοιχώματα των αιμοφόρων αγγείων. Μπορεί να συστέλλεται περισσότερο από τους ραβδωτούς μύες. Ενώ οι σκελετικοί μύες έχουν ραβδωτή δομή, οι λείοι μύες σχηματίζουν μια επίπεδη επιφάνεια που αποτελείται από μεμονωμένα κύτταρα. Εκτός από την ακτίνη και την τροπομυοσίνη, οι λείοι μύες έχουν caldesmon και καλμοδουλίνη, δύο άλλες πρωτεΐνες, η αλληλεπίδραση των οποίων επηρεάζει την ένταση στους μυς. Η τροπομυοσίνη δρα κυρίως στην καλμοδουλίνη.

Επιπλέον, η τροπομυοσίνη παίζει επίσης ρόλο σε άλλες βιολογικές διεργασίες. Για παράδειγμα, φαίνεται να επηρεάζει τη σύνδεση της ακτίνης στον κυτταροσκελετό και να επηρεάζει την κυτταρική διαίρεση.

Ασθένειες

Μία ασθένεια που μπορεί να σχετίζεται με την τροπομυοσίνη είναι η υπερτροφική καρδιομυοπάθεια. Πρόκειται για μια καρδιακή νόσο στην οποία τα σαρκοειδή (τμήματα των μυϊκών ινών) πυκνώνουν, η οποία επηρεάζει επίσης το πάχος των μυϊκών ινών στο σύνολό της.

Ως αποτέλεσμα, μπορεί να εμφανιστούν συμπτώματα όπως αίσθηση πίεσης στο στήθος, ζάλη, δύσπνοια, συγκοπή και κρίσεις στηθάγχης. Σε αυτήν την περίπτωση, επιστρέφουν σε λειτουργικά προβλήματα του καρδιακού μυός. Η πιο κοινή αιτία (40-60%) της υπερτροφικής καρδιομυοπάθειας έγκειται στα γονίδια: οι αλλαγές (μεταλλάξεις) οδηγούν σε σφάλματα στον γενετικό κώδικα και, κατά συνέπεια, στη λανθασμένη σύνθεση πρωτεϊνών. Αυτό μπορεί επίσης να επηρεάσει τις διάφορες πρωτεΐνες που αποτελούν τις μυϊκές ίνες.

Στην περιοριστική καρδιομυοπάθεια, ο καρδιακός μυς σκληραίνει. Η αιτία είναι η περίσσεια του συνδετικού ιστού. Η περιοριστική καρδιομυοπάθεια οδηγεί σε καρδιακή ανεπάρκεια, η οποία συνήθως χαρακτηρίζεται από αναπνευστικές διαταραχές, οίδημα, ξηρό βήχα, κόπωση, εξάντληση, ζάλη, συγκοπή, αίσθημα παλμών και διάφορες δυσπεψίες. Όσοι επηρεάζονται είναι λιγότερο πιθανό να συγχέονται, να υποφέρουν από προβλήματα μνήμης ή μειωμένη γνωστική απόδοση. Η διασταλμένη καρδιομυοπάθεια μπορεί επίσης να οφείλεται σε σφάλμα στα γονίδια της τροπομυοσίνης.

Όταν εκδηλώνεται αυτή η καρδιακή νόσος, συχνά συνδέεται με παγκόσμια καρδιακή ανεπάρκεια ή / και προοδευτική καρδιακή ανεπάρκεια αριστερά. Επιπλέον, μπορεί να εμφανιστούν διαταραχές της αναπνοής, εμβολές και καρδιακές αρρυθμίες. Δύο άλλες ασθένειες που μπορεί να σχετίζονται με την τροπομυοσίνη και βασίζονται εν μέρει σε μεταλλάξεις είναι η μυοπάθεια της νεμαλίνης, στην οποία οι μύες μπορούν να εξασθενηθούν με πολλούς τρόπους, και η αρθρογρίπωση multiplex congenita, στην οποία οι αρθρώσεις σφίγγουν. Ωστόσο, όλες αυτές οι ασθένειες μπορεί επίσης να έχουν και άλλες αιτίες: οι μεταλλάξεις στα γονίδια της τροπομυοσίνης είναι μόνο μία πιθανότητα.