Tropomyosin je jedným z troch proteínov, ktoré sú súčasťou tenkých vlákien v myofibril zo svalových buniek priečne pruhovaného kostrového svalstva stavovcov a bezstavovcov niektorých svalových bunkách.
Je to hlavne spojené s aktínovými vláknami v svalových myofibrilách, ale existujú správy, ktoré naznačujú, že hoci v menšej miere sa môžu spájať aj s aktínovými vláknami v cytoskelete ne-svalových buniek.
Atómový model tropomycínu (zdroj: Spid ~ commonswiki prevzatý (na základe autorských práv). Via Wikimedia Commons)
Prvýkrát sa izoloval a kryštalizoval medzi rokmi 1946 a 1948, pričom sa použili protokoly podobné tým, ktoré sa používali roky pred získaním aktínu a myozínu, dvoch najhojnejších proteínov v myofilamentoch.
V bunkách kostrového svalstva tvorí tropomyozín spolu s troponínom regulačné proteínové duo, ktoré funguje ako „senzor“ vápnika, pretože jeho inhibičné spojenie s aktínovými vláknami sa po väzbe s iónmi vápnika zvráti, Vstupujú do bunky ako reakcia na nervové stimuly, ktoré usmerňujú kontrakciu.
vlastnosti
V bunkách stavovcov sa tropomyozín vždy nachádza ako súčasť tenkých vlákien svalových myofibríl, a to ako v kostrových svaloch, tak aj v hladkých svaloch, kde vykonáva regulačné funkcie.
Vedci opísali tropomyozín ako asymetrický proteín, celkom stabilný proti teplu (termostabilný), ktorého polymerizácia pravdepodobne závisí od iónovej koncentrácie média, v ktorom sa nachádza.
Patrí do veľkej a komplexnej rodiny vláknitých a helikálnych proteínov, ktoré sú široko distribuované medzi eukaryoty. U stavovcov sa tropomyozíny delia na dve veľké skupiny:
- tie s vysokou molekulovou hmotnosťou (medzi 284 - 281 aminokyselín).
- tie s nízkou molekulovou hmotnosťou (medzi 245 - 251 aminokyselinami).
Všetky izoformy, keď sa skúmajú oddelene, majú počet zvyškov aminokyselín, ktorý je násobkom 40. Existujú hypotézy, že každý z týchto „zhlukov“ aminokyselín interaguje s monomérom G-aktínu, keď oba proteíny tvoria komplex. v tenkých vláknach.
Cicavce obsahujú najmenej 20 rôznych izoforiem tropomyozínu kódovaných štyrmi génmi, ktoré sú exprimované prostredníctvom alternatívnych promótorov a ktorých produkty (mRNA) sa spracúvajú alternatívnym zostrihom („zostrih“).
Niektoré z týchto izoforiem majú rôznu expresiu. Mnohé z nich sú špecifické pre tkanivo a štádium, pretože niektoré sa nachádzajú v špecifických svalových tkanivách a môže sa stať, že sa exprimujú iba v konkrétnom čase vývoja.
štruktúra
Tropomyosín je dimérny proteín, ktorý sa skladá z dvoch špirálových alfa polypeptidových helixov, z ktorých každý má viac alebo menej 284 aminokyselinových zvyškov, s molekulovou hmotnosťou blízkou 70 kDa a dĺžkou viac ako 400 nm.
Pretože môže existovať viac izoforiem, ich štruktúra sa môže skladať z dvoch rovnakých alebo dvoch rôznych molekúl, čím sa vytvorí homodimérny alebo heterodimérny proteín. Líšia sa „pevnosťou“, s ktorou sa viažu na aktínové vlákna.
Molekuly tropomyozínu, tiež vláknitého tvaru, sa nachádzajú v „drážkových“ oblastiach, ktoré existujú medzi polymérnymi reťazcami G-aktínu, ktoré tvoria vlákna F-aktínu z jemných vlákien. Niektorí autori opisujú ich spojenie ako „komplementaritu formy“ medzi oboma proteínmi.
Sekvencia tohto proteínu je koncipovaná ako „reťazec“ opakujúcich sa heptapeptidov (7 aminokyselín), ktorých individuálne vlastnosti a vlastnosti podporujú stabilné balenie dvoch helixov, ktoré tvoria jeho štruktúru, a medzi ktorými sa tvoria väzobné miesta. pre aktín.
Spojenie medzi tropomyozínovými a aktínovými vláknami nastáva hlavne prostredníctvom elektrostatických interakcií.
N-terminálny koniec tropomyozínov je vysoko konzervovaný medzi rôznymi svalovými izoformami. Toľko, že osem z prvých deviatich zvyškov je identických od človeka k Drosophile (ovocná muška), a 18 z prvých 20 zvyškov na N-konci je zachovaných vo všetkých stavovcoch.
Vlastnosti
Tropomyozín a troponín, ako už bolo uvedené, tvoria regulačné duo svalovej kontrakcie kostrových a srdcových vlákien u stavovcov a niektorých bezstavovcov.
Troponín je proteínový komplex zložený z troch podjednotiek, z ktorých jedna reaguje na vápnik a viaže sa naň, druhá sa viaže na tropomyosín a druhá sa viaže na aktínové F vlákna.
Každá molekula tropomyozínu je spojená s komplexom troponínu, ktorý reguluje pohyby prvej skupiny.
Keď je sval uvoľnený, tropomyozín je v špeciálnej topológii, ktorá blokuje väzbové miesta myozínu na aktíne, čím bráni kontrakcii.
Ak sú svalové vlákna adekvátne stimulované, zvyšuje sa vnútrobunková koncentrácia vápnika, čo spôsobuje konformačnú zmenu troponínu spojenú s tropomyozínom.
Konformačná zmena v troponíne indukuje tiež konformačnú zmenu v tropomyozíne, ktorá vedie k „uvoľneniu“ väzbových miest pre akt-myozín a umožňuje kontrakciu myofibríl.
V ne-svalových bunkách, kde sa nachádza, tropomyozín zjavne plní štrukturálne funkcie alebo reguluje morfológiu a mobilitu buniek.
Tropomyosín ako alergén
Tropomyosín bol identifikovaný ako jeden z najhojnejších alergénnych svalových proteínov v prípadoch alergických reakcií spôsobených potravinami živočíšneho pôvodu.
Vyskytuje sa vo svalových a nev svalových bunkách, a to ako u stavovcov, tak aj u bezstavovcov. Rôzne štúdie ukazujú, že alergické reakcie spôsobené kôrovcami, ako sú krevety, krabi a homáre, sú výsledkom „detekcie“ ich epitopov pomocou imunoglobulínov v sére alergických pacientov s precitlivenosťou.
Predpokladá sa, že tento proteín sa správa ako krížovo reaktívny alergén, pretože napríklad pacienti alergickí na krevety sú tiež alergickí na iné kôrovce a mäkkýše, ktoré majú proteín s podobnými vlastnosťami.
Referencie
- Ayuso, GRR a Lehrer, SB (1999). Tropomyozín: Pan-Allergen bezstavovcov. International Journal of Alergy and Immunology, 119, 247 - 258.
- Dominguez, R. (2011). Tropomyosin: Odhalenie pohľadu vrátnika na aktínové vlákno. Biofyzical Journal, 100 (4), 797 - 798.
- Farah, C., & Reinach, F. (1995). Troponínový komplex a regulácia svalovej kontrakcie. FASEB, 9, 755 - 767.
- Phillips, GN, Fillers, JP, a Cohen, C. (1986). Štruktúra kryštálov tropomyozínu a regulácia svalov. Journal of Molecular Biology, 192, 111 - 131.
- Ross, M. a Pawlina, W. (2006). Histológie. Text a atlas s korelovanou bunkovou a molekulárnou biológiou (5. vydanie). Lippincott Williams & Wilkins.