Тропоміозин

Білок Тропоміозин виникає насамперед у смугастих м’язах та бере участь у скороченні м’язів. Генетичні мутації можуть впливати на структуру вироблених молекул тропоміозину і тим самим викликати ряд захворювань - у тому числі різні форми кардіоміопатії, а також артрогрипоз мультиплекс конгенітату та міопатію немаліну.

Що таке тропоміозин?

Тропоміозин - це білок, який знаходиться в організмі людини насамперед у скелетних м’язах. Біохімік Кеннет Бейлі вперше описав білок в 1946 році. Один м'яз складається з безлічі пучків м'язових волокон, які в свою чергу складаються з м’язових волокон.

Кожна клітковина складається не з однієї чітко вираженої м’язової клітини, а з тканини з безліччю клітинних ядер. Всередині цих одиниць міофібрили являють собою більш тонкі волокна; їх поперечні зрізи називаються саркомерами. Саркомер складається з двох типів пасм, які по черзі штовхаються одна в одну, як шестерня або блискавка. Деякі з цих ниток є міозином, інші - комплексом актину та тропоміозину. У цій складній молекулі актину утворюється товста ланцюг, навколо якої намотані дві нитки тропоміозину.

Анатомія та структура

Тропоміозин складається з двох частин: α і β. Два будівельних блоки мають загалом 568 амінокислот, з них 284 - α-тропоміозин, а 284 - β-тропоміозин. Ці амінокислоти вишикуються в ряд і утворюють довгі ланцюги, перш ніж остаточно з’єднатися разом, щоб утворити стрижневу макромолекулу.

Послідовність амінокислот та структура білка генетично визначаються; у людини за це відповідальні наступні гени: TPM1 на 15-й хромосомі, TPM2 на 9-й хромосомі, TPM3 на першій хромосомі та TMP4 на 19-й хромосомі. Пасмо тропоміозину (з обома субодиницями) обертається навколо більш товстих актинових ниток у смугастих скелетних м'язах. До нього також приєднується тропонін, ще один білок.

Функція та завдання

Для скорочення скелетних м’язів потрібен тропоміозин. Коли нервовий імпульс досягає м’яза, електричний стимул спочатку поширюється через сарколему та Т-канальці і, нарешті, призводить до вивільнення іонів кальцію в саркоплазматичному ретикулумі.

Іони тимчасово зв’язуються з тропоніном, який знаходиться на ланцюжку тропоміозину. В результаті іони кальцію змінюють фізичні властивості молекули. Тропонін трохи зміщується на поверхні і, таким чином, віддаляється від місць, до яких міозин також може зв’язатися. Міозин утворює комплементарні волокна до комплексу актин / тропоміозин. В кінці міозинової нитки є дві так звані головки. Головки міозину можуть зв'язуватися з ділянками актинової нитки, які вже не зайняті тропоніном.

Після того, як вони стикуються на волокні, головки міозину згортаються і проштовхуються між нитками актину / тропоміозину, що скорочує саркомер. У той же час цей процес відбувається не просто в одному саркомере, а в багатьох. Тому численні скорочені саркомери призводять до скорочення м'язового волокна і, таким чином, м'яза в цілому. Нервовий сигнал часто стимулює кілька сотень м’язових волокон. Пластифікуюча дія аденозинтрифосфату (АТФ) дозволяє головці міозину відшаровуватися від актину.

Скорочення гладких м’язів дещо відрізняється. Гладкі м’язи оточують органи людини або знаходяться в стінках судин. Він може скорочуватися більше, ніж смугасті м'язи. У той час як скелетні м’язи мають смугасту структуру, гладкі м’язи утворюють плоску поверхню, що складається з окремих клітин. Крім актину та тропоміозину, в гладких м’язах є кальдесмон та кальмодулін, два інші білки, взаємодія яких впливає на напругу в м’язах. Тропоміозин діє в основному на кальмодулін.

Крім того, тропоміозин також грає роль в інших біологічних процесах. Наприклад, здається, він впливає на зв'язування актину в цитоскелеті і впливає на ділення клітин.

Хвороби

Одне захворювання, яке може бути пов’язане з тропоміозином, - гіпертрофічна кардіоміопатія. Це захворювання серця, при якому саркомери (ділянки м’язових волокон) потовщуються, що також впливає на товщину м’язових волокон в цілому.

В результаті можуть розвинутися такі симптоми, як відчуття тиску в грудях, запаморочення, задишка, синкоп і напади стенокардії. У цьому випадку вони повертаються до функціональних проблем серцевого м’яза. Найбільш поширена причина (40–60%) гіпертрофічної кардіоміопатії полягає в генах: зміни (мутації) призводять до помилок у генетичному коді і, відповідно, до неправильного синтезу білків. Це також може впливати на різні білки, що складають м’язові волокна.

При рестриктивній кардіоміопатії серцевий м’яз стає загартованим. Причина - надлишок сполучної тканини. Рестриктивна кардіоміопатія призводить до серцевої недостатності, яка, як правило, характеризується порушеннями дихання, набряками, сухим кашлем, втомою, виснаженням, запамороченням, синкопом, серцебиттям та різними нетравленнями. Постраждалі рідше плутаються, страждають від проблем із пам’яттю або порушення когнітивної діяльності. Розширена кардіоміопатія може також бути наслідком помилки в генах тропоміозину.

Коли ця хвороба серця проявляється, вона часто асоціюється з глобальною серцевою недостатністю та / або прогресуючою лівою серцевою недостатністю. Крім цього можуть з’являтися порушення дихання, емболії та серцеві аритмії. Ще два захворювання, які можуть бути пов’язані з тропоміозином і частково засновані на мутаціях, - немалінова міопатія, при якій м’язи можуть бути порушені багатьма способами, і артрогрипоз мультиплексного вродженого, при якому суглоби стискаються. Однак усі ці захворювання можуть мати і інші причини: мутації в генах тропоміозину - лише одна можливість.