В тропомиозина е един от трите протеини, които са част от тънки нишки в миофибрили на мускулните клетки на набраздената скелетна мускулатура на гръбначни и безгръбначни някои мускулни клетки.
Той е свързан главно с актиновите нишки в мускулните миофибрили, но има съобщения, които показват, че макар и в по-малка степен, той може да бъде свързан и с актинови филаменти в не-мускулния клетъчен цитоскелет.
Атомен модел на Тропомиоцин (Източник: Предполага се, че Spid ~ commonswiki (въз основа на претенции за авторски права). Via Wikimedia Commons)
Той е изолиран и кристализиран за първи път между 1946 и 1948 г., използвайки протоколи, подобни на тези, използвани преди години за получаване на актин и миозин, двата най-обилни протеина в миофиламенти.
В клетките на скелетните мускули, тропомиозинът представлява заедно с тропонин регулаторен протеинов дует, който действа като „сензор“ на калция, тъй като неговата инхибиторна връзка с актиновите влакна е обърната след свързване с калциеви йони, които Те влизат в клетката в отговор на нервни стимули, които насочват свиването.
характеристики
В гръбначните клетки тропомиозинът неизменно се намира като част от тънките нишки в мускулните миофибрили, както в скелетните мускули, така и в гладката мускулатура, където упражнява регулаторни функции.
Учените описаха тропомиозина като асиметричен протеин, доста стабилен срещу топлина (термостабилен), чиято полимеризация изглежда зависи от йонната концентрация на средата, където се намира.
Той принадлежи към голямо и сложно семейство от влакнести и спирални протеини, които са широко разпространени сред еукариотите. При гръбначните животни тропомиозините се класифицират в две големи групи:
- Тези с високо молекулно тегло (между 284-281 аминокиселини).
- Тези с ниско молекулно тегло (между 245-251 аминокиселини).
Всички изоформи, когато се изследват отделно, имат редица аминокиселинни остатъци, които са кратни на 40. Съществуват хипотези, че всеки от тези „струпвания“ от аминокиселини взаимодейства с G-актинов мономер, когато и двата протеина са сложни. в тънките нишки.
Бозайниците съдържат най-малко 20 различни изоформи на тропомиозин, кодирани от четири гена, които се експресират чрез алтернативни промотори и чиито продукти (мРНК) се обработват чрез алтернативно сплайсиране ("сплайсиране").
Някои от тези изоформи имат диференциална експресия. Много от тях са специфични за тъканите и стадия, тъй като някои се намират в специфични мускулни тъкани и може да се окаже, че те се изразяват само в определен момент в развитието.
структура
Тропомиозинът е димерен протеин, съставен от два спирални алфа полипептидни спирала, от повече или по-малко 284 аминокиселинни остатъци, с молекулно тегло, близко до 70 kDa и дължина повече от 400 nm.
Тъй като могат да има множество изоформи, тяхната структура може да бъде съставена от две еднакви или две различни молекули, като по този начин се образува хомодимерен или хетеродимерен протеин. Те се различават по „силата“, с която се свързват към актиновите нишки.
Молекулите на тропомиозин, също нишковидни по форма, са разположени в "жлебните" участъци, които съществуват между G-актиновите полимерни вериги, съставляващи F-актиновите нишки на фините нишки. Някои автори описват асоциацията им като "допълване на формата" между двата протеина.
Последователността на този протеин е замислена като "низ" от повтарящи се хептапептиди (7 аминокиселини), чиито индивидуални характеристики и свойства насърчават стабилната опаковка на двата спирала, съставляващи неговата структура, и между които се образуват местата на свързване. за актин.
Съединението между влакната на тропомиозин и актин се осъществява главно чрез електростатични взаимодействия.
N-крайният край на тропомиозините е силно запазен сред различните мускулни изоформи. Дотолкова, че осем от първите девет остатъка са идентични от човека до Drosophila (плодовата муха), а 18 от първите 20 N-крайни остатъци се запазват при всички гръбначни животни.
Характеристика
Както вече беше обсъдено, тропомиозинът и тропонинът съставляват регулаторния дует на свиването на мускулите на скелетните и сърдечните влакна при гръбначни и някои безгръбначни.
Тропонинът е протеинов комплекс, състоящ се от три субединици, една, която реагира на калция и се свързва с него, друга, която се свързва с тропомиозин, и друга, която се свързва с актинови F нишки.
Всяка молекула тропомиозин е свързана с тропонинов комплекс, който регулира движенията на първия.
Когато мускулът е отпуснат, тропомиозинът е в специална топология, която блокира миозин-свързващите места на актина, предотвратявайки свиването.
Когато мускулните влакна са адекватно стимулирани, вътреклетъчната концентрация на калций се увеличава, което води до конформационна промяна в тропонин, свързан с тропомиозин.
Конформационната промяна в тропонина също предизвиква конформационна промяна в тропомиозина, което води до "освобождаване" на свързващите акто-миозинови места и позволява да се случи свиване на миофибрилите.
В не-мускулните клетки, където се намира, тропомиозинът очевидно изпълнява структурни функции или в регулацията на клетъчната морфология и мобилност.
Тропомиозин като алерген
Тропомиозинът е определен като един от най-разпространените алергенни мускулни протеини в случаи на алергични реакции, причинени от храни от животински произход.
Той присъства в мускулните и не мускулните клетки, както при гръбначните, така и при безгръбначните животни. Различни изследвания разкриват, че алергичните реакции, причинени от ракообразни като скариди, раци и омари, са резултат от "откриването" на техните епитопи с помощта на имуноглобулини в серума на свръхчувствителни алергични пациенти.
Смята се, че този протеин се държи като кръстосано реактивен алерген, тъй като пациентите, алергични към скариди, например, са алергични и към други ракообразни и мекотели, които имат протеин със сходни характеристики.
Препратки
- Ayuso, GRR, & Lehrer, SB (1999). Тропомиозин: Безгръбначен Пан-Алерген. Международен журнал по алергия и имунология, 119, 247–258.
- Домингес, Р. (2011). Тропомиозин: Открит е погледът на вратаря към нишката на актина. Биофизичен вестник, 100 (4), 797–798.
- Farah, C., & Reinach, F. (1995). Тропониновият комплекс и регулирането на мускулната контракция. FASEB, 9, 755–767.
- Phillips, GN, Fillers, JP, & Cohen, C. (1986). Тропомиозинова кристална структура и регулиране на мускулите. Journal of Molecular Biology, 192, 111–131.
- Ross, M., & Pawlina, W. (2006). Хистология. Текст и атлас с корелирана клетъчна и молекулярна биология (5-то изд.). Lippincott Williams & Wilkins.