Beljakovina tropomiozin se nahaja predvsem v progastih mišicah in sodeluje pri krčenju mišic. Genetske mutacije lahko vplivajo na strukturo tropomiozina molekule povzročajo številne bolezni, vključno z različnimi oblikami kardiomiopatijo kot tudi arthrogryposis multiplex congenita in nemalino miopatijo.
Kaj je tropomiozin?
Tropomiozin je beljakovina, ki jo v človeškem telesu najdemo predvsem v skeletnih mišicah. Biokemik Kenneth Bailey je beljakovine prvič opisal leta 1946. Ena sama mišica je sestavljena iz številnih mišična vlakna snopi, ki pa so sestavljeni iz mišičnih vlaken. Vsako vlakno ni sestavljeno iz ene same, jasno začrtane mišične celice, temveč iz tkiva z veliko celičnimi jedri. Znotraj teh enot miofibrile predstavljajo drobnejša vlakna; njihovi prerezi se imenujejo sarkomeri. Sarkomer je sestavljen iz dveh vrst pramenov, ki se izmenično prepletajo, kot v orodju ali zadrgi. Nekatere od teh verig so miozin, druge pa kompleks aktina in tropomiozina. V tem kompleksu aktin molekule tvorijo debelejšo verigo, okoli katere se vijeta dve verigi tropomiozina.
Anatomija in zgradba
Tropomiozin je sestavljen iz dveh delov: α in β. Dva gradnika imata skupaj 568 aminokisline, od tega 284 α-tropomiozin in 284 β-tropomiozin. Te aminokisline vsaka vrstica tvori dolge verige, ki se sčasoma povežejo v makromolekulo v obliki paličice. Zaporedje aminokisline in struktura beljakovin sta genetsko določena; pri ljudeh so za to odgovorni naslednji geni: TPM1 na 15. kromosomu, TPM2 na 9. kromosomu, TPM3 na prvem kromosomu in TMP4 na 19. kromosomu. Pramen tropomiozina (z obema podenotama) se vije v debelejših aktinskih filamentih v progastih skeletnih mišicah. Prav tako je pritrjen na to troponin, še en protein.
Funkcija in vloge
Tropomiozin je potreben za krčenje skeletnih mišic. Ko živčni impulz doseže mišico, se električni dražljaj najprej širi skozi sarkolemo in T-tubule, kar sčasoma privede do sproščanja kalcij ioni v sarkoplazmatskem retikulumu. Ioni se prehodno vežejo na troponin, ki se nahaja na verigi tropomiozina. Kot rezultat, kalcij ioni spreminjajo fizikalne lastnosti molekule. The troponin nekoliko premakne na površini in se tako oddalji od mest, kjer se lahko veže tudi miozin. Miozin tvori komplementarna vlakna kompleksu aktin / tropomiozin. Na koncu miozinske niti sta dve tako imenovani glavi. Miozinske glave se lahko vežejo na mesta aktinskega filamenta, ki jih zdaj ne zaseda več troponin. Po priklopu na vlakno se miozinske glave prevrnejo in se tako potisnejo med aktinske / tropomiozinske filamente, kar skrajša sarkomere. Hkrati se ta proces ne pojavlja samo pri enem sarkomeru, temveč pri mnogih. Številni skrčeni sarkomeri zato povzročajo mišična vlaknain s tem mišica kot celota, da se krči. V tem procesu en živčni signal pogosto draži več sto mišičnih vlaken. Učinek mehčanja adenozin trifosfat (ATP) omogoča miozin Glava da se spet odlepi od aktina. Krčenje gladkih mišic je nekoliko drugačno. Pri ljudeh gladka mišica obdaja organe ali se pojavlja v stenah kri plovila. Lahko se močneje krči kot progaste mišice. Medtem ko imajo skeletne mišice progasto strukturo, gladke mišice tvorijo ravno površino, sestavljeno iz posameznih celic. Poleg aktina in tropomiozina imata gladka mišica še dve beljakovin, kaldesmon in kalmodulin, katerih interakcija vpliva na mišično napetost. Tropomiozin deluje predvsem na kalmodulin. Poleg tega tropomiozin igra vlogo tudi v drugih bioloških procesih. Zdi se, da na primer vpliva na vezavo aktina v citoskeletu in vpliva na delitev celic.
Bolezni
Ena od bolezni, ki je lahko povezana s tropomiozinom, je hipertrofična kardiomiopatijo. Gre srce bolezen, pri kateri so sarkomeri (odseki v mišičnih vlaknih) odebeljeni, kar vpliva tudi na celotno debelino mišičnih vlaken. Posledično se pojavijo simptomi, kot je občutek pritiska v v prsih, omotica, zasoplost, sinkopa in angina lahko se razvijejo napadi pektoris. V tem primeru so posledica funkcionalnih težav srce mišice. Najpogostejši vzrok (40-60%) hipertrofičnih kardiomiopatijo je v genih: spremembe (mutacije) vodi na napake v genetski kodi in s tem na pomanjkljivo sintezo beljakovin. To lahko vpliva tudi na različne beljakovin da pobotati se mišična vlakna. Pri restriktivni kardiomiopatiji pride do strjevanja srce mišice. Vzrok je presežek vezivnega tkiva. Restriktivna kardiomiopatija vodi do srčno popuščanje, za katero je značilno dihanje težave, edemi, suho kašelj, utrujenost, izčrpanost, omotica, sinkopa, palpitacije in različne prebavne težave. Manj pogosto so prizadeti posamezniki zmedeni in trpijo zaradi spomin težave ali omejitve kognitivne uspešnosti. Razširjena kardiomiopatija je lahko tudi posledica okvare v genih za tropomiozin. Če se ta srčna bolezen pokaže, jo pogosto spremlja globalna srčno popuščanje in / ali progresivno odpoved levega srca. Poleg tega dihalne motnje, embolije in srčne aritmije lahko postane očitno. Dve drugi motnji, ki sta lahko povezani s tropomiozinom, od katerih nekateri temeljijo na mutacijah, sta nemalinska miopatija, pri kateri so mišice lahko prizadete na različne načine, in arthrogryposis multiplex congenita, pri kateri spoji otrdeti. Vse te motnje pa so lahko posledica drugih vzrokov; mutacije na genih tropomiozina predstavljajo le eno možnost.
