TROPONIN: ZNAČILNOSTI, ZGRADBA, FUNKCIJE IN TEST - BIOLOGIJA - 2026

Troponin je ime, pridobljeno iz beljakovine, ki je prisotna v skeletni in srčni mišici vretenčarjev, povezana z nitkami v mišičnih vlaknih in ki deluje pri uravnavanju kontraktilne aktivnosti (krčenje in sprostitev mišic).

Mišična vlakna so celice, ki sestavljajo mišično tkivo, katerega krčenje zmogljivosti temelji na interakciji med nitkami, ki so urejene in tesno povezane znotraj, zavzemajo večino citoplazemskega volumna.

Grafični prikaz elementov tanke nitke v mišičnih vlaknih (Vir: Raul654, Wikimedia Commons)

Ti nitki so znani kot miofilamenti in obstajata dva razreda: debela in tanka. Debele nitke so sestavljene iz molekul miozina II, tanke nitke pa polimera globularnega aktina ali G aktina v povezavi z dvema drugim proteinoma.

Tako aktin kot miozin najdemo tudi v drugih celicah človeškega telesa in drugih organizmih, le v veliko manjšem deležu in sodelujeta v različnih procesih, kot so celična migracija, eksocitoza, v citokinezi (med celično delitvijo) in celo v medcelični vezikularni promet.

Troponin in tropomiozin sta dva proteina, povezana s tankimi aktinskimi nitkami, ki sodelujeta pri uravnavanju postopkov krčenja in sproščanja miofibrilov mišičnih celic ali vlaken.

Mehanizmi delovanja, prek katerih ta dva proteina izvajata svojo funkcijo, sta povezani z medcelično koncentracijo kalcija. Regulacijski sistem troponina je eden najbolj znanih sistemov v fiziologiji in biokemiji krčenja skeletnih mišic.

Te beljakovine so za telo velikega pomena. Trenutno je zagotovo znano, da so nekatere družinske ali prirojene kardiomiopatije produkt mutacij v zaporedju genov, ki kodirajo katerega koli od obeh (troponin ali tropomiozin).

značilnosti

Troponin je povezan z aktinom v tankih nitkah mišičnih vlaken v skeletnih in srčnih mišicah v stehiometričnem razmerju od 1 do 7, to je ena molekula troponina na vsakih 7 molekul aktina.

Ta protein, kot je bilo poudarjeno, najdemo izključno v nitkah, ki jih vsebujejo miofibrili skeletnih in srčnih progastih mišičnih vlaken, in ne v gladkih mišičnih vlaknih, ki sestavljajo žilne in visceralne mišice.

Nekateri avtorji ga zamišljajo kot regulacijski protein tropomiozin. Tako ima ta vezna mesta za interakcijo z molekuli aktina, kar mu omogoča uravnavanje interakcije z miozinom debelih filamentov.

V miofilamentih je razmerje med molekulami troponina in tropomiozina 1 do 1, kar pomeni, da za vsak kompleks troponina, ki obstaja, z njim povezana molekula tropomiozin.

Struktura

Troponin je beljakovinski kompleks, ki ga sestavljajo tri različne kroglične podenote, znane kot troponin I, troponin C in troponin T, ki skupaj tvorijo več ali manj 78 kDa.

V človeškem telesu obstajajo različice tkiva za vsako od teh podenot, ki se med seboj razlikujejo tako na genskem kot na molekularnem nivoju (glede na gene, ki jih kodirajo), in na strukturni ravni (glede na njihova zaporedja aminokislin).

Predstavitev ene od podenot Troponin (Vir: Jawahar Swaminathan in osebje MSD na Evropskem inštitutu za bioinformatiko prek Wikimedia Commons)

Troponin C ali TnC je najmanjša od treh podenot in morda ena najpomembnejših. Ima molekularno maso 18 kDa in ima mesta za vezavo kalcija (Ca2 +).

Troponin T ali TnT je tisti, ki ima vezna mesta, da zasidra kompleks treh podenot na tropomiozin in ima molekulsko maso 30 kDa; znana je tudi kot T podenota ali tropomiozinska vezavna podenota.

Troponin I ali TnI z malo več kot 180 aminokislinskih ostankov ima enako molekulsko maso kot troponin T, vendar ima v svoji strukturi posebna mesta za vezavo aktina, ki blokira interakcijo med slednjim in miozinom, kar je pojav, ki je odgovoren za krčenje mišičnih vlaken.

Številni učbeniki omenjeno podenoto označujejo kot zaviralno podenoto in kot molekularno "lepilo" med tremi podenotami troponina. Njegova sposobnost, da se veže na aktin in njegovo zaviralno delovanje, sta okrepljena z njegovo povezanostjo s tropomiozinom, ki ga posreduje podenota TnT.

Pokazalo se je, da je v podenoti I območje zaporedja, odgovornega za inhibicijo, določeno z osrednjim peptidom 12 aminokislinskih ostankov med položaji 104 in 115; in da ima C-terminalno območje podenote tudi vlogo inhibicije.

Lastnosti

Glavna vloga Troponina pri krčenju mišic je odvisna od njegove sposobnosti, da veže kalcij, saj je ta protein edina sestavina tankih nitk v skeletnih mišicah, ki imajo to lastnost.

Če troponina ni, se tanke nitke lahko vežejo na debele nitke in se strdijo, ne glede na medcelično koncentracijo kalcija, zato je funkcija troponina preprečiti krčenje v odsotnosti kalcija s povezavo s tropomiozinom.

Tako ima troponin pomembno vlogo pri ohranjanju mišične sprostitve, kadar ni dovolj medceličnega kalcija, in pri krčenju mišic, kadar električni dražljaj živcev omogoča vstop kalcija v mišično vlakno.

Kako se to zgodi?

V skeletnih in srčnih progastih mišicah pride do krčenja mišic zahvaljujoč interakciji med tankimi in debelimi nitkami, ki drsijo druga nad drugo.

V celicah teh mišic je kalcij bistven za nastanek interakcije aktin-miozin (tanke in debele nitke), saj se mesta vezave aktina na miozin "skrijejo" s skupnim delovanjem tropomiozin in troponin, ki je tisti, ki se odziva na kalcij.

Kalcijevi ioni iz sarkoplazemskega retikuluma (endoplazmatski retikulum mišičnih vlaken) se vežejo na C podenoto troponina in nevtralizirajo inhibicijo, ki jo povzroči troponin, in sprožijo krčenje mišic.

"Nevtralizacija" inhibicije, ki jo povzroči podenota I, se pojavi po vezavi kalcija na podenoto C, kar ustvari konformacijsko spremembo, ki se širi med tremi podenotami in omogoča njihovo disociacijo tako iz molekule aktina kot tropomiozina .

Ta disociacija med troponinom, tropomiozinom in aktinom razkriva mesta vezave miozina na aktin. Takrat lahko kroglične glave slednjih medsebojno delujejo z aktinimi vlakni in sprožijo krčenje, ki je odvisno od ATP, s premikanjem ene nitke nad drugo.

Troponinski test

Troponin je najprimernejši biomarker za odkrivanje srčnih lezij. Zaradi tega se troponski test široko uporablja pri biokemični, zgodnji in / ali preventivni diagnostiki nekaterih srčnih patoloških stanj, kot je akutni miokardni infarkt.

Ta test najdejo številni zdravniki, ki pomagajo pri odločanju, kaj storiti in kakšno zdravljenje uporabiti bolnikom z bolečinami v prsih.

Na splošno je povezan z odkrivanjem podenot troponina T in I, saj je izoforma troponina C tudi v skeletnih mišicah s počasnim trzanjem; torej ni specifično za srce.

Na čem temelji test za troponin?

Troponinski test je ponavadi imunološki test, ki odkrije srčne izoforme T in I podenote troponina. Torej, temelji na razlikah, ki obstajajo med obema izoformama.

Izoforma podenote troponina I (cTnI)

V mišičnem tkivu miokarda obstaja samo ena izoforma podenote troponina I, za katero je značilno, da ima na koncu N-terminala 32 post-translacijski "rep" 32 aminokislin.

Ta izoforma se odkrije zahvaljujoč razvoju specifičnih monoklonskih protiteles, ki ne prepoznajo drugih nekardioloških izoform, saj se aminokislinski rep bolj ali manj 50% razlikuje od koncev drugih izoform.

CTnI se ne izraža v poškodovanih tkivih, ampak je edinstven za srčno tkivo odraslih.

Izoforma podenote troponina T (cTnT)

Srčna izoformna podenota troponina T je kodirana v treh različnih genih, katerih mRNA se lahko podvržejo alternativnemu spajanju, kar povzroči nastanek izoform z variabilnimi zaporedji na N- in C-termininih.

Čeprav človeška srčna mišica vsebuje 4 izoforme TnT, je le ena značilna za srčno tkivo odraslih. To odkrijemo s specifičnimi protitelesi, zasnovanimi proti N-terminalnemu koncu njegovega zaporedja aminokislin.

Testi "naslednje generacije" T-podenote srčne izoforme pozorno spremljajo dejstvo, da lahko nekaj poškodovanih skeletnih mišičnih tkiv ponovno izrazi to izoformo, tako da lahko dobimo navzkrižno reakcijo s protitelesi.

Reference

1. Babuin, L., & Jaffe, AS (2005). Troponin: izbrani biomarker za odkrivanje srčne poškodbe. CMAJ, 173 (10), 1191-1202.
2. Collinson, P., Stubbs, P., & Kessler, A.-C. (2003). Multicentrična ocena diagnostične vrednosti srčnega troponina T, mase CK-MB in mioglobina za oceno bolnikov s sumom na akutne koronarne sindrome v rutinski klinični praksi. Srce, 89, 280–286.
3. Farah, C., & Reinach, F. (1995). Troponinski kompleks in regulacija krčenja mišic. FASEB, 9, 755–767.
4. Keller, T., Peetz, D., Tzikas, S., Roth, A., Czyz, E., Bickel, C.,… Blankenberg, S. (2009). Občutljiv test troponina I pri zgodnji diagnostiki akutnega miokardnega infarkta. The New England Journal of Medicine, 361 (9), 868–877.
5. Ross, M., & Pawlina, W. (2006). Histologija. Besedilo in atlas s korelirano celično in molekularno biologijo (5. izd.). Lippincott Williams & Wilkins.
6. Wakabajaši, T. (2015). Mehanizem uravnavanja kalcija v krčenju mišic. Pri uresničevanju svoje strukturne osnove. Proc. Jpn Acad. Ser. B, 91, 321-350.