tropomyosin

Proteinet tropomyosin förekommer främst i de striade musklerna och deltar i muskelkontraktion. Genetiska mutationer kan påverka strukturen för de producerade tropomyosinmolekylerna och därmed orsaka ett antal sjukdomar - inklusive olika former av kardiomyopati, liksom arthrogryposis multiplex congenita och nemalin myopati.

Vad är tropomyosin?

Tropomyosin är ett protein som finns i människokroppen främst i skelettmusklerna. Biokemisten Kenneth Bailey beskrev först proteinet 1946. En enda muskel består av många muskelfibrer, som i sin tur består av muskelfibrerna.

Varje fiber består inte av en enda, klart definierad muskelcell, utan av en vävnad med många cellkärnor. Inom dessa enheter representerar myofibrillerna finare fibrer; deras tvärsnitt kallas sarkomerer. En sarcomere består av två typer av trådar som växelvis skjuts in i varandra, som ett växel eller blixtlås. Vissa av dessa strängar är myosin, de andra är ett komplex av aktin och tropomyosin. I denna komplexa aktinmolekyl bildar en tjock kedja runt vilken två strängar av tropomyosin är lindade.

Anatomi & struktur

Tropomyosin består av två delar: α och β. De två byggstenarna har totalt 568 aminosyror, varav 284 är a-tropomyosin och 284 är β-tropomyosin. Dessa aminosyror ställer sig i rad och bildar långa kedjor innan de slutligen sammanfogas för att bilda en stavformad makromolekyl.

Sekvensen för aminosyrorna och proteinets struktur är genetiskt bestämda; hos människor är följande gener ansvariga för detta: TPM1 på den 15: e kromosomen, TPM2 på den 9: e kromosomen, TPM3 på den första kromosomen och TMP4 på den 19: e kromosomen. Tropomyosinsträngen (med båda underenheterna) slingrar sig runt de tjockare aktinfilamenten i de streckade skelettmusklerna Troponin, ett annat protein, är också fäst vid det.

Funktion & uppgifter

Tropomyosin krävs för att skelettmuskeln ska dra sig samman. När en nervimpuls når muskeln sprids den elektriska stimulansen initialt genom sarkolemma och T-tubuli och leder slutligen till frisättning av kalciumjoner i det sarkoplasmiska retikulumet.

Jonerna binder tillfälligt till troponinet, som ligger på tropomyosinsträngen. Som ett resultat förändrar kalciumjoner molekylens fysikaliska egenskaper. Troponinet förskjuts något på ytan och rör sig därmed bort från de platser till vilka myosin också kan binda. Myosin bildar komplementära fibrer till aktin / tropomyosin-komplexet. I slutet av myosintråden finns det två så kallade huvuden. Myosinhuvudena kan binda till de områden i aktintråden som inte längre är upptagna av troponin.

Efter att de har anslutit sig på fibern viker myosinhuvudena över och skjuter sig mellan actin / tropomyosin-filamenten, vilket förkortar sarkomeren. Samtidigt sker denna process inte bara i en sarkom, utan i många. De många sammandragna sarkomererna får därför muskelfibrerna och därmed muskeln som helhet att dras samman. En nervsignal stimulerar ofta flera hundra muskelfibrer. Den mjukgörande effekten av adenosintrifosfat (ATP) gör det möjligt för myosinhuvudet att lossa sig från aktinet.

Sammandragningen av de jämna musklerna är något annorlunda. Släta muskler omger organ i människor eller finns i väggarna i blodkärlen. Det kan sammandras mer än strippade muskler. Medan skelettmusklerna har en strierad struktur, bildar de släta musklerna en plan yta som består av enskilda celler. Förutom aktin och tropomyosin har de släta musklerna caldesmon och calmodulin, två andra proteiner, vars växelverkan påverkar spänningen i musklerna. Tropomyosin verkar främst på kalmodulin.

Dessutom spelar tropomyosin också en roll i andra biologiska processer. Till exempel verkar det påverka bindningen av aktin i cytoskelettet och att ha en effekt på celldelningen.

sjukdomar

En sjukdom som kan vara relaterad till tropomyosin är hypertrofisk kardiomyopati. Detta är en hjärtsjukdom där sarkomererna (delar av muskelfibrerna) förtjockas, vilket också påverkar tjockleken på muskelfibrerna som helhet.

Som ett resultat kan symtom som en känsla av tryck i bröstet, yrsel, andnöd, synkope och anginaattacker utvecklas. I det här fallet går de tillbaka till funktionella problem i hjärtmuskeln. Den vanligaste orsaken (40–60%) av hypertrofisk kardiomyopati ligger i generna: förändringar (mutationer) leder till fel i den genetiska koden och följaktligen till felaktig syntes av proteiner. Detta kan också påverka de olika proteiner som utgör muskelfibrer.

Vid restriktiv kardiomyopati blir hjärtmuskeln härdad. Orsaken är ett överskott av bindväv. Restriktiv kardiomyopati leder till hjärtsvikt, som vanligtvis kännetecknas av andningsstörningar, ödem, torr hosta, trötthet, utmattning, yrsel, synkope, hjärtklappning och olika matsmältningsstörningar. De drabbade är mindre benägna att bli förvirrade, drabbas av minnesproblem eller nedsatt kognitiv prestanda. Dilaterad kardiomyopati kan också bero på ett fel i tropomyosingener.

När denna hjärtsjukdom manifesteras är den ofta associerad med global hjärtsvikt och / eller progressiv vänsterhjärtsvikt. Dessutom kan andningsstörningar, embolismer och hjärtrytm uppträda. Två andra sjukdomar som kan relateras till tropomyosin och delvis baseras på mutationer är nemalin myopati, där musklerna kan försämras på många sätt, och arthrogryposis multiplex congenita, där lederna stelnar. Men alla dessa sjukdomar kan också ha andra orsaker; mutationer i tropomyosingener är bara en möjlighet.