Tropomyosin je jedním ze tří proteinů, které jsou součástí tenkých vláken v myofibril ze svalových buněk příčně pruhovaného kosterního svalstva obratlovců a bezobratlých některých svalových buňkách.
Je to hlavně spojeno s aktinovými filamenty ve svalových myofibrilech, ale existují zprávy, které naznačují, že ačkoli v menší míře, může být také spojeno s filamenty aktinů v cytoskeletu nesvalových buněk.
Atomový model tropomyocinu (Zdroj: Spid ~ commonswiki převzato (na základě nároků na autorská práva). Via Wikimedia Commons)
Poprvé byl izolován a krystalizován mezi lety 1946 a 1948 pomocí protokolů podobných těm, které byly použity před lety k získání aktinu a myosinu, dvou nejhojnějších proteinů v myofilamentech.
V buňkách kosterních svalů tvoří tropomyosin spolu s troponinem regulační proteinové duo, které působí jako „senzor“ vápníku, protože jeho inhibiční asociace s aktinovými vlákny je obrácena po vazbě s ionty vápníku, které Vstupují do buňky v reakci na nervové podněty, které řídí kontrakci.
vlastnosti
V buňkách obratlovců se tropomyosin nachází vždy jako součást tenkých vláken svalových myofibril, a to jak v kosterním svalu, tak v hladkém svalu, kde vykonává regulační funkce.
Vědci popsali tropomyosin jako asymetrický protein, poměrně stabilní vůči teplu (termostabilní), jehož polymerizace se zdá být závislá na iontové koncentraci média, kde se nachází.
Patří do velké a komplexní rodiny vláknitých a spirálovitých proteinů, které jsou široce distribuovány mezi eukaryoty. U obratlovců jsou tropomyosiny klasifikovány do dvou velkých skupin:
- látky s vysokou molekulovou hmotností (mezi 284 - 281 aminokyselinami).
- ty s nízkou molekulovou hmotností (mezi 245-251 aminokyselinami).
Všechny izoformy, pokud se zkoumají samostatně, mají počet zbytků aminokyselin, který je násobkem 40. Existují hypotézy, že každý z těchto "shluků" aminokyselin interaguje s monomerem G-aktinu, když oba proteiny tvoří komplex. v tenkých vláknech.
Savci obsahují alespoň 20 různých izoforem tropomyosinu kódovaných čtyřmi geny, které jsou exprimovány prostřednictvím alternativních promotorů a jejichž produkty (mRNA) jsou zpracovávány alternativním sestřihem („sestřih“).
Některé z těchto izoforem mají rozdílnou expresi. Mnohé jsou specifické pro tkáň a stádium, protože některé se nacházejí ve specifických svalových tkáních a může se stát, že jsou exprimovány pouze ve specifický čas vývoje.
Struktura
Tropomyosin je dimerní protein složený ze dvou spirálových alfa polypeptidových helixů, každý s více nebo méně 284 aminokyselinovými zbytky, s molekulovou hmotností blízkou 70 kDa a délkou více než 400 nm.
Protože může existovat více isoforem, jejich struktura může být složena ze dvou identických nebo dvou různých molekul, čímž se vytvoří homodimerní nebo heterodimerní protein. Liší se v „síle“, se kterou se vážou na aktinová vlákna.
Molekuly tropomyosinu, také vláknitého tvaru, jsou umístěny v „drážkových“ regionech, které existují mezi řetězci G-aktinového polymeru, které tvoří vlákna F-aktinů z jemných vláken. Někteří autoři popisují jejich asociaci jako „komplementaritu formy“ mezi oběma proteiny.
Sekvence tohoto proteinu je koncipována jako "řetězec" opakujících se heptapeptidů (7 aminokyselin), jejichž jednotlivé vlastnosti a vlastnosti podporují stabilní balení dvou helixů, které tvoří jeho strukturu, a mezi nimiž se tvoří vazebná místa. pro aktin.
Spojení mezi tropomyosinovými a aktinovými vlákny nastává hlavně prostřednictvím elektrostatických interakcí.
N-terminální konec tropomyosinů je mezi různými svalovými izoformami vysoce konzervativní. Tolik tak, že osm z prvních devíti zbytků je identických od člověka k Drosophile (ovocná muška) a 18 z prvních 20 zbytků na N-konci je zachováno ve všech obratlovcích.
Funkce
Tropomyosin a troponin, jak již bylo uvedeno, tvoří regulační duo svalové kontrakce kosterních a srdečních vláken u obratlovců a některých bezobratlých.
Troponin je proteinový komplex složený ze tří podjednotek, z nichž jedna reaguje na vápník a váže se na něj, druhá, která se váže na tropomyosin, a druhá, která se váže na aktinová F vlákna.
Každá molekula tropomyosinu je spojena s troponinovým komplexem, který reguluje pohyby prvního.
Když je sval uvolněný, tropomyosin je ve speciální topologii, která blokuje vazebná místa pro myosin na aktinu, čímž zabraňuje kontrakci.
Když jsou svalová vlákna adekvátně stimulována, zvyšuje se intracelulární koncentrace vápníku, což způsobuje konformační změnu troponinu spojenou s tropomyosinem.
Konformační změna troponinu také indukuje konformační změnu tropomyosinu, která vede k „uvolnění“ vazebných míst pro akt-myosin a umožňuje kontrakci myofibril.
V ne-svalových buňkách, kde se nachází, tropomyosin zřejmě plní strukturální funkce nebo reguluje morfologii a mobilitu buněk.
Tropomyosin jako alergen
Tropomyosin byl identifikován jako jeden z nejhojnějších alergenních svalových proteinů v případech alergických reakcí způsobených potravinami živočišného původu.
Vyskytuje se ve svalových a nesvalových buňkách, a to jak u obratlovců, tak u bezobratlých. Různé studie ukazují, že alergické reakce způsobené korýši, jako jsou krevety, krabi a humři, jsou výsledkem „detekce“ jejich epitopů pomocí imunoglobulinů v séru hypersenzitivních alergických pacientů.
Má se za to, že se tento protein chová jako zkříženě reaktivní alergen, protože například pacienti alergičtí na krevety jsou také alergičtí na jiné korýše a měkkýše, kteří mají protein s podobnými vlastnostmi.
Reference
- Ayuso, GRR a Lehrer, SB (1999). Tropomyosin: Pan-Allergen bezobratlých. International Journal of Alergy and Immunology, 119, 247–258.
- Dominguez, R. (2011). Tropomyosin: Gatekeeperův pohled na aktinové vlákno odhaleno. Biophysical Journal, 100 (4), 797–798.
- Farah, C., & Reinach, F. (1995). Troponinový komplex a regulace svalové kontrakce. FASEB, 9, 755–767.
- Phillips, GN, Fillers, JP, a Cohen, C. (1986). Struktura krystalu tropomyosinu a regulace svalů. Journal of Molecular Biology, 192, 111–131.
- Ross, M. a Pawlina, W. (2006). Histologie. Text a atlas s korelovanou buněčnou a molekulární biologií (5. vydání). Lippincott Williams & Wilkins.