Proteinet tropomyosin forekommer først og fremst i de stripete musklene og deltar i muskelsammentrekning. Genetiske mutasjoner kan påvirke strukturen til produserte tropomyosinmolekyler og dermed forårsake en rekke sykdommer - inkludert forskjellige former for kardiomyopati, samt arthrogryposis multiplex congenita og nemalin myopati.
Hva er tropomyosin?
Tropomyosin er et protein som finnes i menneskekroppen primært i skjelettmusklene. Biokjemikeren Kenneth Bailey beskrev først proteinet i 1946. En enkelt muskel består av mange muskelfiberbunter, som igjen består av muskelfibrene.
Hver fiber er ikke sammensatt av en enkelt, tydelig definert muskelcelle, men av et vev med mange cellekjerner. Innenfor disse enhetene representerer myofibrillene finere fibre; deres tverrsnitt kalles sarkomerer. En sarkomere består av to typer tråder som vekselvis skyves inn i hverandre, som et gir eller glidelås. Noen av disse strengene er myosin, de andre er et kompleks av aktin og tropomyosin. I dette komplekse danner aktinmolekyler en tykk kjede rundt hvilke to tråder av tropomyosin er såret.
Anatomi og struktur
Tropomyosin består av to deler: α og β. De to byggesteinene har til sammen 568 aminosyrer, hvorav 284 er a-tropomyosin og 284 er β-tropomyosin. Disse aminosyrene stiller seg opp på rekke og rad og danner lange kjeder før de til slutt går sammen og danner et stavformet makromolekyl.
Sekvensen av aminosyrene og strukturen til proteinet er genetisk bestemt; hos mennesker er følgende gener ansvarlige for dette: TPM1 på det 15. kromosomet, TPM2 på det 9. kromosomet, TPM3 på det første kromosomet og TMP4 på det 19. kromosomet. Stranden av tropomyosin (med begge underenheter) slynger seg rundt de tykkere aktinfilamentene i de stripete skjelettmusklene. Troponin, et annet protein, er også festet til det.
Funksjon & oppgaver
Tropomyosin er nødvendig for at skjelettmusklene skal trekke seg sammen. Når en nerveimpuls når muskelen, sprer den elektriske stimulansen seg først gjennom sarkolemmaet og T-tubuli og fører til slutt til frigjøring av kalsiumioner i det sarkoplasmatiske retikulum.
Ionene binder seg midlertidig til troponinet, som ligger på tropomyosinstrengen. Som et resultat forandrer kalsiumionene de fysiske egenskapene til molekylet. Troponinet forskyver seg litt på overflaten og beveger seg dermed bort fra stedene som myosin også kan binde seg til. Myosin danner komplementære fibre til aktin / tropomyosin-komplekset. På slutten av myosinfilamentet er det to såkalte hoder. Myosinhodene kan binde seg til områdene i aktintråden som ikke lenger er okkupert av troponin.
Etter at de har lagt seg på fiberen, bretter myosinhodene seg og skyver seg mellom aktin / tropomyosin-filamentene, noe som forkorter sarkomeren. Samtidig skjer denne prosessen ikke bare i en sarkomere, men hos mange. De mange sammensatte sarkomerer får derfor muskelfibre og dermed muskelen som helhet til å trekke seg sammen. Et nervesignal stimulerer ofte flere hundre muskelfibre. Den myknerende effekten av adenosintrifosfat (ATP) gjør det mulig for myosinhodet å løsne seg fra aktinet.
Sammentrekningen av de glatte musklene er noe annerledes. Glatte muskler omgir organer hos mennesker eller finnes i veggene i blodkarene. Det kan trekke seg sammen mer enn strippede muskler. Mens skjelettmusklene har en stripet struktur, danner de glatte musklene en flat overflate som består av individuelle celler. I tillegg til aktin og tropomyosin, har de glatte musklene caldesmon og calmodulin, to andre proteiner, som samspillet påvirker spenningen i musklene. Tropomyosin virker først og fremst på calmodulin.
I tillegg spiller tropomyosin også en rolle i andre biologiske prosesser. For eksempel ser det ut til å påvirke bindingen av actin i cytoskjelettet og å ha en effekt på celledelingen.
Sykdommer
En sykdom som kan være relatert til tropomyosin er hypertrofisk kardiomyopati. Dette er en hjertesykdom der sarkomerer (seksjoner av muskelfibrene) tyknes, noe som også påvirker tykkelsen på muskelfibrene som helhet.
Som et resultat kan symptomer som en følelse av trykk i brystet, svimmelhet, kortpustethet, synkope og angina angina utvikle seg. I dette tilfellet går de tilbake til funksjonelle problemer i hjertemuskelen. Den vanligste årsaken (40–60%) av hypertrofisk kardiomyopati ligger i genene: endringer (mutasjoner) fører til feil i den genetiske koden og følgelig til feil syntese av proteiner. Dette kan også påvirke de forskjellige proteiner som utgjør muskelfibre.
Ved restriktiv kardiomyopati blir hjertemuskelen herdet. Årsaken er et overskudd av bindevev. Restriktiv kardiomyopati fører til hjertesvikt, som vanligvis er preget av pusteforstyrrelser, ødem, tørr hoste, utmattelse, utmattelse, svimmelhet, synkope, hjertebank og forskjellige fordøyelsessykdommer. De berørte har mindre sannsynlighet for å bli forvirret, lide av hukommelsesproblemer eller nedsatt kognitiv ytelse. Dilatert kardiomyopati kan også skyldes en feil i tropomyosingenene.
Når denne hjertesykdommen manifesterer seg, er den ofte assosiert med global hjertesvikt og / eller progressiv venstre hjertesvikt. I tillegg kan pusteforstyrrelser, embolismer og hjertearytmier vises. To andre sykdommer som kan være relatert til tropomyosin og delvis er basert på mutasjoner er nemalin myopati, der musklene kan bli svekket på mange måter, og arthrogryposis multiplex congenita, der leddene stivner. Imidlertid kan alle disse sykdommene også ha andre årsaker; mutasjoner i tropomyosingenene er bare en mulighet.
