Протеинът тропомиозин се намира предимно в набраздените мускули и участва в мускулната контракция. Генетичните мутации могат да повлияят на структурата на тропомиозина молекули произведени, причиняващи редица заболявания, включително различни форми на кардиомиопатия както и arthrogryposis multiplex congenita и немалиновата миопатия.
Какво е тропомиозин?
Тропомиозинът е протеин, който се намира в човешкото тяло предимно в скелетните мускули. Биохимикът Кенет Бейли за първи път описва протеина през 1946 г. Един мускул е съставен от много мускулни влакна снопове, които от своя страна са съставени от мускулните влакна. Всяко влакно не е съставено от една, ясно очертана мускулна клетка, а от тъкан с много клетъчни ядра. В рамките на тези единици миофибрилите представляват по-фини влакна; техните напречни сечения се наричат саркомери. Саркомерът се състои от два вида нишки, които се редуват взаимно, като в предавка или цип. Някои от тези нишки са миозин, а другите са комплекс от актин и тропомиозин. В този комплекс актин молекули образуват по-дебела верига, около която се навиват две нишки тропомиозин.
Анатомия и структура
Тропомиозинът е съставен от две части: α и β. Двата строителни блока имат общо 568 аминокиселини, от които 284 са α-тропомиозин и 284 са β-тропомиозин. Тези аминокиселини всяка линия се оформя в дълги вериги, като в крайна сметка се съединява, за да образува пръчковидна макромолекула. Последователността на аминокиселини и структурата на протеина са генетично обусловени; при хората следните гени са отговорни за това: TPM1 на 15-та хромозома, TPM2 на 9-та хромозома, TPM3 на първата хромозома и TMP4 на 19-та хромозома. Нишката на тропомиозина (и с двете субединици) се навива около по-дебелите актинови нишки в набраздената скелетна мускулатура. Също така към него е тропонин, друг протеин.
Функция и роли
Тропомиозинът е необходим за свиването на скелетните мускули. Когато нервният импулс достигне мускула, електрическият стимул първо се разпространява през сарколемата и Т-каналчетата, което в крайна сметка води до освобождаването на калций йони в саркоплазмения ретикулум. Йоните се свързват преходно с тропонин, който се намира върху нишката на тропомиозина. В резултат на това калций йоните променят физическите свойства на молекулата. The тропонин леко се измества на повърхността и по този начин се отдалечава от местата, където миозинът също може да се свърже. Миозинът образува комплементарните влакна към актиновия / тропомиозиновия комплекс. В края на миозиновата нишка има две така наречени глави. Миозиновите глави могат да се свържат с местата на актиновата нишка, които вече не са заети от тропонин. След прикачване към влакното, миозиновите глави се обръщат, като по този начин се пробутват между актиновите / тропомиозиновите нишки, което скъсява саркомера. В същото време този процес се случва не само в един саркомер, но и в много. Следователно многобройните договорени саркомери причиняват мускулни влакна, и по този начин мускула като цяло, да се свие. В този процес един нервен сигнал често дразни няколкостотин мускулни влакна. Омекотяващият ефект на аденозин трифосфат (АТФ) позволява на миозина глава за да се откъсне отново от актина. Контракцията на гладката мускулатура е малко по-различна. При хората гладката мускулатура заобикаля органите или се среща в стените на кръв съдове. Може да се свива по-силно от набраздените мускули. Докато скелетната мускулатура има набраздена структура, гладката мускулатура образува плоска повърхност, състояща се от отделни клетки. В допълнение към актина и тропомиозина, гладката мускулатура има и два други протеини, калдезмон и калмодулин, чието взаимодействие влияе върху мускулното напрежение. Тропомиозинът действа предимно върху калмодулина. В допълнение, тропомиозинът също играе роля в други биологични процеси. Например изглежда, че влияе върху свързването на актина в цитоскелета и има ефект върху клетъчното делене.
Болести
Едно заболяване, което може да бъде свързано с тропомиозин, е хипертрофично кардиомиопатия. Това е сърце заболяване, при което саркомерите (участъци в мускулните влакна) са удебелени, което също влияе върху общата дебелина на мускулните влакна. В резултат на това се проявяват симптоми като усещане за натиск в сандък, виене на свят, задух, синкоп и ангина могат да се развият атаки на пекторис. В този случай те се дължат на функционални проблеми на сърце мускул. Най-честата причина (40-60%) от хипертрофични кардиомиопатия е в гените: Промени (мутации) олово до грешки в генетичния код и съответно до дефектен синтез на протеини. Това също може да повлияе на различните протеини че грим мускулни влакна. При рестриктивната кардиомиопатия има втвърдяване на сърце мускул. Причината е излишък от съединителната тъкан. Ограничителната кардиомиопатия води до сърдечна недостатъчност, което обикновено се характеризира с дишане проблеми, оток, сухо кашлица, умора, изтощение, виене на свят, синкоп, сърцебиене и различни проблеми с храносмилането. По-рядко засегнатите лица са объркани, страдат от памет проблеми или ограничения в когнитивните резултати. Разширената кардиомиопатия може също да е резултат от дефект в гените на тропомиозин. Ако това сърдечно заболяване се прояви, то често е придружено от глобално сърдечна недостатъчност и / или прогресивна лява сърдечна недостатъчност. В допълнение, респираторни нарушения, емболии и сърдечни аритмии може да стане очевидно. Две други разстройства, които могат да бъдат свързани с тропомиозин, някои от които се основават на мутации, са немалиновата миопатия, при която мускулите могат да бъдат засегнати по различни начини, и arthrogryposis multiplex congenita, при който ставите втвърдяват се. Всички тези нарушения обаче могат да се дължат на други причини; мутациите в гените на тропомиозина представляват само една възможност.
