TROPONIN: KARAKTERISTIKE, STRUKTURA, FUNKCIJE I ISPITIVANJE - BIOLOGIJA - 2026

Troponin je naziv koji se daje proteinu koji je prisutan u skeletnom i srčanom mišiću kralježnjaka, povezan s vlaknima u mišićnim vlaknima i koji ima funkcije regulacije kontraktilne aktivnosti (kontrakcije mišića i opuštanja).

Mišićna vlakna su stanice koje čine mišićno tkivo, čija se kontrakcijska sposobnost temelji na interakciji između filtera koji su poredani i usko povezani iznutra, koji zauzimaju većinu citoplazmatskog volumena.

Grafički prikaz elemenata tankog vlakna u mišićnim vlaknima (Izvor: Raul654, putem Wikimedia Commons)

Ti se filamenti nazivaju miofilamenti i postoje dvije klase: debela i tanka. Debela vlakna sastavljena su od molekula miozina II, dok su tanki vlakna polimeri globularnog aktina ili G aktina zajedno s dva druga proteina.

I aktin i miozin nalaze se i u drugim stanicama ljudskog tijela i drugim organizmima, samo u mnogo manjem udjelu i sudjeluju u različitim procesima kao što su stanična migracija, egzocitoza, u citokinezi (tijekom diobe stanica), pa čak i u intracelularni vezikularni promet.

Troponin i tropomiozin su dva proteina povezana s tankim aktinskim vlaknima koji sudjeluju u regulaciji procesa kontrakcije i opuštanja miofibrila mišićnih stanica ili vlakana.

Mehanizmi djelovanja putem kojih ova dva proteina izvršavaju svoju funkciju povezani su s unutarćelijskom koncentracijom kalcija. Regulacijski sustav troponina jedan je od najpoznatijih sustava u fiziologiji i biokemiji kontrakcije skeletnih mišića.

Ovi proteini su od velike važnosti za tijelo. Trenutno je sigurno poznato da su neke obiteljske ili prirođene kardiomiopatije proizvod mutacija u slijedu gena koji kodiraju bilo koji od dva (troponin ili tropomiozin).

karakteristike

Troponin je povezan s aktinom u tankim vlaknima mišićnih vlakana u skeletnom i srčanom mišiću u stehiometrijskom omjeru od 1 do 7, to jest jedna molekula troponina na svakih 7 molekula aktina.

Ovaj protein, kao što je istaknuto, nalazi se isključivo u vlaknima sadržanima unutar miofibrila skeletnih i srčanih mišića vlakna, a ne u glatkim mišićnim vlaknima koja čine vaskularne i visceralne mišiće.

Neki autori ga zamišljaju kao regulacijski protein tropomiozin. Kao ovo, on ima mjesta vezanja za interakciju s molekulama aktina, što mu daje mogućnost regulacije svoje interakcije s miozinom debelih vlakana.

U miofilamentima omjer molekula troponina i tropomiozina je 1 prema 1, što znači da za svaki postojeći kompleks troponina postoji vezana molekula tropomiozina.

Struktura

Troponin je proteinski kompleks sastavljen od tri različite globularne podjedinice poznate kao troponin I, troponin C i troponin T, koji zajedno donose više ili manje 78 kDa.

U ljudskom tijelu postoje varijante specifične za svako od ovih podjedinica, koje se međusobno razlikuju i na genetskoj i na molekularnoj razini (s obzirom na gene koji ih kodiraju), te na strukturalnoj razini (s obzirom na njihove aminokiselinske sekvence).

Predstavništvo jedne od podjedinica Troponin (Izvor: Jawahar Swaminathan i osoblje MSD-a u Europskom institutu za bioinformatiku putem Wikimedia Commonsa)

Troponin C ili TnC je najmanja od tri podjedinice i možda jedna od najvažnijih. Molekulska masa je 18 kDa i ima mjesta za vezanje kalcija (Ca2 +).

Troponin T ili TnT je onaj koji ima mjesta vezivanja za sidrenje kompleksa triju podjedinica u tropomiozin i ima molekulsku masu od 30 kDa; poznata je i kao T podjedinica ili podjedinica koja veže tropomiozin.

Troponin I ili TnI, s malo više od 180 aminokiselinskih ostataka, ima istu molekulsku masu kao troponin T, ali u svojoj strukturi ima posebna mjesta za vezanje aktina, blokirajući međusobnu interakciju potonjeg i miozina, što je pojava odgovorna za kontrakciju mišićnih vlakana.

Mnogi udžbenici ovu podjedinicu spominju kao inhibicijsku podjedinicu i kao molekularno "ljepilo" između tri podjedinice troponina. Njegova sposobnost da se veže za aktin i njegovo inhibicijsko djelovanje poboljšana je njegovom povezanošću s tropomiozinom, posredovanom od TnT podjedinice.

Pokazano je da je u podjedinici I područje slijeda odgovornog za inhibiciju definirano centralnim peptidom od 12 aminokiselinskih ostataka između položaja 104 i 115; i da C-terminalna regija podjedinice također ima ulogu tijekom inhibicije.

Značajke

Glavna uloga Troponina u kontrakciji mišića ovisi o njegovoj sposobnosti vezanja kalcija, budući da je ovaj protein jedina komponenta tankih niti u skeletnim mišićima koji imaju ovo svojstvo.

U nedostatku troponina, tanka vlakna mogu se vezati za guste niti i skupljati se, bez obzira na unutarćelijsku koncentraciju kalcija, pa je funkcija troponina da spriječi kontrakciju u nedostatku kalcija vezanjem na tropomiozin.

Dakle, troponin ima važnu ulogu u održavanju mišićne opuštenosti kada nema dovoljno unutarćelijskog kalcija, a u mišićnoj kontrakciji kad električni živčani stimulans omogućava kalcijumu da uđe u mišićno vlakno.

Kako se to događa?

U skeletnim i srčanim prugastim mišićima dolazi do kontrakcije mišića zahvaljujući interakciji između tankih i debelih filamenata koji klize jedni preko drugih.

U stanicama ovih mišića kalcij je važan za interakciju aktin-miozin (tanka i gusta vlakna) jer su mjesta vezanja aktina za miozin "skrivena" zajedničkim djelovanjem tropomiozin i troponin, koji je onaj koji reagira na kalcij.

Kalcijevi ioni iz sarkoplazmatskog retikuluma (endoplazmatski retikulum mišićnih vlakana) vežu se za C podjedinicu troponina, neutralizirajući inhibiciju posredanu troponinom i pokrećući kontrakciju mišića.

"Neutralizacija" inhibicije uzrokovana podjedinicom I događa se nakon vezanja kalcija na podjedinicu C, što stvara konformacijsku promjenu koja se širi između tri podjedinice i omogućava njihovu disocijaciju i od molekule aktina i tropomiozina, Ova disocijacija između troponina, tropomiozina i aktina otkriva mjesta vezanja miozina na aktin. Tada globularne glave potonjeg mogu komunicirati s aktinskim vlaknima i pokrenuti kontrakciju ovisnu o ATP-om pomakom jednog filamenta preko drugog.

Troponinski test

Troponin je preferirani biomarker za otkrivanje srčanih lezija. Iz tog razloga, troponski test široko se koristi u biokemijskoj, ranoj i / ili preventivnoj dijagnozi nekih srčanih patoloških stanja poput akutnog infarkta miokarda.

Ovaj test pronalaze mnogi liječnici koji će pomoći u donošenju odluke o tome što učiniti i koji tretman primijeniti na pacijentima s bolom u prsima.

Obično je povezan s otkrivanjem podjedinica troponina T i I, budući da se izoforma troponina C nalazi i u skeletnim mišićima koji sporo uvijaju; to jest, nije specifično za srce.

Na čemu se temelji test troponina?

Troponski test obično je imunološki test koji otkriva srčane izoforme T i I podjedinice troponina. Dakle, temelji se na razlikama koje postoje između obje izoforme.

Izoforma podjedinice troponina I (cTnI)

U mišićnom tkivu miokarda postoji samo jedan izoform podjedinice troponina I, karakteriziran prisustvom 32 repa post-translacijskog "repa" aminokiseline na njegovom N-terminalnom kraju.

Taj se izoform otkriva zahvaljujući razvoju specifičnih monoklonskih antitijela koji ne prepoznaju ostale ne-srčane izoforme, budući da je rep aminokiselina više ili manje za 50% različit od krajeva drugih izoforma.

CTnI se ne izražava u oštećenim tkivima, ali je jedinstven za srčano tkivo odraslih.

Izoforma podjedinice troponin T (cTnT)

Srčana izoformna podjedinica troponin T kodirana je u tri različita gena, čija mRNA može proći alternativno spajanje što rezultira proizvodnjom izoforma s promjenjivim nizovima na N- i C-terminima.

Iako ljudski srčani mišić sadrži 4 izoforme TnT, samo je jedan karakterističan za srčano tkivo odraslih. To se otkriva specifičnim antitijelima dizajniranim protiv N-terminalnog kraja njegove aminokiselinske sekvence.

Testovi "sljedeće generacije" za T podjedinicu srčane izoforme posvećuju veliku pozornost na činjenicu da neka ozlijeđena tkiva koštanog mišića mogu ponovno izraziti ovu izoformu, pa se može dobiti unakrsna reakcija s antitijelima.

Reference

1. Babuin, L., i Jaffe, AS (2005). Troponin: biomarker izbora za otkrivanje srčanih ozljeda. CMAJ, 173 (10), 1191-1202.
2. Collinson, P., Stubbs, P., & Kessler, A.-C. (2003). Multicentrična procjena dijagnostičke vrijednosti srčanog troponina T, mase CK-MB i mioglobina za procjenu bolesnika s sumnjom na akutne koronarne sindrome u rutinskoj kliničkoj praksi. Srce, 89, 280–286.
3. Farah, C., i Reinach, F. (1995). Troponinski kompleks i regulacija kontrakcije mišića. FASEB, 9, 755–767.
4. Keller, T., Peetz, D., Tzikas, S., Roth, A., Czyz, E., Bickel, C.,… Blankenberg, S. (2009). Osjetljivi troponinski test u ranoj dijagnozi akutnog infarkta miokarda. The New England Journal of Medicine, 361 (9), 868–877.
5. Ross, M., i Pawlina, W. (2006). Histologija. Tekst i atlas s koreliranom staničnom i molekularnom biologijom (5. izd.). Lippincott Williams & Wilkins.
6. Wakabayashi, T. (2015). Mehanizam regulacije kalcija mišićne kontrakcije. Slijedom svoje strukturne osnove. Proc. Buli.Chcm.Soc.Jpn. Acad. Ser. B, 91, 321-350.