TROPONINAS: CHARAKTERISTIKOS, STRUKTŪRA, FUNKCIJOS IR BANDYMAS - BIOLOGIJA - 2025

Troponinas yra baltymų, esančių stuburinių gyvūnų griaučių ir širdies raumenyse, susijęs su gijų pluoštų siūlais ir turintis kontraktilinio aktyvumo reguliavimo (raumenų susitraukimas ir atsipalaidavimas), pavadinimas.

Raumenų pluoštai yra ląstelės, sudarančios raumeninį audinį, kurių susitraukimo pajėgumas yra pagrįstas gijų, kurios yra užsakytos ir glaudžiai susijusios viduje, sąveika, užimančios didžiąją dalį citoplazmos tūrio.

Grafinis plonos gijos elementų, esančių raumenų skaidulose, vaizdas (Šaltinis: Raul654, per „Wikimedia Commons“)

Šie siūlai yra žinomi kaip miofilamentai ir yra dviejų klasių: stori ir ploni. Storieji siūlai sudaryti iš miozino II molekulių, o ploni gijos yra kamuolinio aktino arba G-aktino polimerai kartu su dviem kitais baltymais.

Tiek aktinas, tiek miozinas taip pat randami kitose žmogaus kūno ląstelėse ir kituose organizmuose, tik daug mažesne dalimi ir dalyvaujantys skirtinguose procesuose, tokiuose kaip ląstelių migracija, egzocitozė, citokinezėje (ląstelių dalijimosi metu) ir net tarpląstelinis vezikulinis eismas.

Troponinas ir tropomiozinas yra du baltymai, susieti su plonais aktino siūlais, dalyvaujantys raumenų ląstelių ar skaidulų miofibrilių susitraukimo ir atpalaidavimo procesuose.

Veikimo mechanizmai, per kuriuos šie du baltymai atlieka savo funkciją, yra susiję su tarpląsteline kalcio koncentracija. Troponino reguliavimo sistema yra viena iš geriausiai žinomų skeleto raumenų susitraukimų fiziologijos ir biochemijos sistemų.

Šie baltymai turi didelę reikšmę organizmui. Šiuo metu tikrai žinoma, kad kai kurios šeimyninės ar įgimtos kardiomiopatijos yra genų, kurie koduoja abu iš jų (troponinas arba tropomiozinas), mutacijų rezultatas.

charakteristikos

Troponinas yra susijęs su aktinu plonuose skeleto ir širdies raumens raumenų pluoštų siūluose, kai stechiometrinis santykis yra nuo 1 iki 7, tai yra viena troponino molekulė kiekvienai 7 aktino molekulėms.

Šis baltymas, kaip buvo pabrėžta, randamas išskirtinai gijų, esančių skeleto ir širdies raumenų skaidulų miofibriliuose, o ne lygiųjų raumenų skaidulose, sudarančiose kraujagyslių ir vidaus organų raumenis.

Kai kurie autoriai sumanė, kad tai tropomiozino baltymas. Kaip ir šis, jis turi rišamųjų sąveikos vietų su aktino molekulėmis, tai suteikia jai galimybę reguliuoti jos sąveiką su storų gijų miozinu.

Miofilamentuose santykis tarp troponino ir tropomiozino molekulių yra nuo 1 iki 1, tai reiškia, kad kiekviename egzistuojančiame troponino komplekse yra su juo susijusi tropomiozino molekulė.

Struktūra

Troponinas yra baltymų kompleksas, sudarytas iš trijų skirtingų rutulinių subvienetų, žinomų kaip troponinas I, troponinas C ir troponinas T, kurie kartu sudaro daugiau ar mažiau 78 kDa.

Žmogaus kūne yra kiekvieno iš šių subvienetų audiniams būdingų variantų, kurie skiriasi vienas nuo kito tiek genetiniu, tiek molekuliniu lygmeniu (juos koduojančių genų atžvilgiu) ir struktūriniu lygmeniu (atsižvelgiant į jų aminorūgščių sekas).

Vieno iš Troponino subvienetų atstovavimas (Šaltinis: Jawahar Swaminathan ir MSD darbuotojai Europos bioinformatikos institute per „Wikimedia Commons“)

Troponinas C arba TnC yra mažiausias iš trijų subvienetų ir galbūt vienas iš svarbiausių. Jis turi 18 kDa molekulinę masę ir turi kalcio (Ca2 +) surišimo vietas.

Troponinas T arba TnT yra tas, kuris turi surišimo vietas, kad įtvirtintų trijų subvienetų kompleksą prie tropomiozino, ir kurio molekulinė masė yra 30 kDa; jis taip pat žinomas kaip T subvienetas arba tropomioziną jungiantis subvienetas.

Troponinas I arba TnI, turintis šiek tiek daugiau nei 180 aminorūgščių liekanų, turi tokią pačią molekulinę masę kaip troponinas T, tačiau savo struktūroje turi specialias vietas, jungiančias aktiną, blokuodamas pastarojo ir miozino, kuris yra reiškinys, atsakingas už raumenų skaidulų susitraukimą.

Daugelyje vadovėlių šis subvienetas minimas kaip slopinamasis subvienetas ir kaip molekulinis „klijai“ tarp trijų troponino subvienetų. Jo gebėjimą jungtis prie aktino ir slopinantį aktyvumą padidina jo sąsaja su tropomiozinu, tarpininkaujant TnT subvienetui.

Parodyta, kad I subvienete sekos, atsakingos už slopinimą, sritis yra apibrėžta centriniu peptidu iš 12 aminorūgščių liekanų tarp 104 ir 115 padėčių; ir kad subvieneto C-galinė sritis taip pat vaidina vaidmenį slopinimo metu.

funkcijos

Pagrindinis troponino vaidmuo raumenų susitraukime priklauso nuo jo sugebėjimo surišti kalcį, nes šis baltymas yra vienintelis šios savybės skeleto raumenų plonų gijų komponentas.

Trūkstant troponino, plonos gijos gali prisijungti prie storų gijų ir susitraukti, nepriklausomai nuo tarpląstelinės kalcio koncentracijos, todėl troponino funkcija yra užkirsti kelią susitraukimui, jei nėra kalcio, nes jis susijęs su tropomiozinu.

Taigi troponinas vaidina svarbų vaidmenį palaikant raumenų atsipalaidavimą, kai nepakanka tarpląstelinio kalcio, ir raumenų susitraukime, kai elektrinis nervo dirgiklis leidžia kalciui patekti į raumenų skaidulą.

Kaip tai vyksta?

Skeleto ir širdies raumenyse raumenys susitraukia, nes sąveikauja plonos ir storos gijos, slystančios viena ant kitos.

Šių raumenų ląstelėse kalcis yra būtinas aktino ir miozino (plonų ir storų gijų) sąveikai atsirasti, nes miozino aktino rišimo vietos yra „paslėptos“ dėl bendro tropomiozino ir troponino, kuris reaguoja į kalcį.

Kalcio jonai iš sarkoplazminio retikulumo (endoplazminio raumenų skaidulų retikulumo) jungiasi su troponino C subvienetu, neutralizuodami troponino sukeliamą slopinimą ir sukeldami raumenų susitraukimą.

I neutralumo sukeltas slopinimas „neutralizuojamas“ po kalcio prisijungimo prie C subvieneto, kuris sukelia konformacinį pokytį, kuris plinta tarp trijų subvienetų ir leidžia juos atskirti nuo aktino ir tropomiozino molekulių. .

Ši troponino, tropomiozino ir aktino disociacija atskleidžia miozino jungimosi vietas aktine. Būtent tada pastarųjų rutulinės galvutės gali sąveikauti su aktino pluoštais ir inicijuoti nuo ATP priklausomą susitraukimą, pakeisdamos vieną siūlelį virš kito.

Troponino testas

Troponinas yra tinkamiausias biomarkeris širdies pažeidimams nustatyti. Dėl šios priežasties troponino testas yra plačiai naudojamas biocheminėje, ankstyvoje ir (arba) prevencinėje diagnozėje kai kurioms širdies patologinėms būklėms, tokioms kaip ūmus miokardo infarktas.

Daugelis gydančių gydytojų randa šį testą, kad padėtų apsispręsti, ką daryti ir kokį gydymą skirti pacientams, kuriems skauda krūtinę.

Paprastai tai siejama su troponino T ir I subvienetų nustatymu, nes troponino C izoforma taip pat randama lėto sudėjimo skeleto raumenyse; tai yra, jis nėra būdingas širdžiai.

Kuo remiasi troponino testas?

Troponino testas paprastai yra imunologinis tyrimas, kuriuo nustatomos troponino T ir I subvienetų širdies izoformos. Taigi, jis remiasi skirtumais, kurie egzistuoja tarp abiejų izoformų.

Troponino I subvieneto izoforma (cTnI)

Miokardo raumeniniame audinyje yra tik viena troponino I subvieneto izoforma, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad jo N-gale yra 32 aminorūgščių postatyminė „uodega“.

Ši izoforma aptinkama dėl to, kad susidaro specifiniai monokloniniai antikūnai, kurie nepripažįsta kitų ne širdies izoformų, nes aminorūgščių uodega daugiau ar mažiau 50% skiriasi nuo kitų izoformų galų.

CTnI nėra ekspresuojamas pažeistuose audiniuose, bet yra būdingas tik suaugusiųjų širdies audiniams.

Troponino T subvieneto izoforma (cTnT)

Troponino T subvieneto širdies izoforma yra užkoduota trijuose skirtinguose genuose, kurių mRNR gali patirti alternatyvų sujungimą, dėl kurio susidaro izoformos su kintama seka N- ir C-galuose.

Nors žmogaus širdies raumenyje yra 4 TnT izoformos, suaugusiųjų širdies audiniams būdingas tik vienas. Tai aptinkama specifiniais antikūnais, suprojektuotais prieš aminorūgščių sekos N-galinį galą.

Širdies izoformos T subvienetų „naujos kartos“ tyrimuose atidžiai atsižvelgiama į tai, kad kai kurie sužeisti skeleto raumenų audiniai gali pakartotinai ekspresuoti šią izoformą, taigi galima gauti kryžminę reakciją su antikūnais.

Nuorodos

1. Babuin, L., & Jaffe, AS (2005). Troponinas: pasirinktas biomarkeris širdies sužalojimui nustatyti. CMAJ, 173 (10), 1191–1202.
2. Collinson, P., Stubbs, P., ir Kessler, A.-C. (2003). Širdies troponino T, CK-MB masės ir mioglobino diagnostinės vertės daugiacentris įvertinimas pacientams, kuriems įtariamas ūmus koronarinis sindromas, įprastinėje klinikinėje praktikoje. Širdis, 89, 280–286.
3. Farah, C., ir Reinach, F. (1995). Troponino kompleksas ir raumenų susitraukimų reguliavimas. FASEB, 9, 755–767.
4. Keller, T., Peetz, D., Tzikas, S., Roth, A., Czyz, E., Bickel, C.,… Blankenberg, S. (2009). Jautrus Troponino I tyrimas ankstyvame ūminio miokardo infarkto diagnozėje. „The New England Journal of Medicine“, 361 (9), 868–877.
5. Ross, M., ir Pawlina, W. (2006). Histologija. Tekstas ir atlasas su koreliuojančia ląstelių ir molekuline biologija (5-asis leidimas). Lippincott Williams ir Wilkins.
6. Wakabayashi, T. (2015). Raumenų susitraukimo kalcio reguliavimo mechanizmas. Siekdamas savo struktūrinio pagrindo. Proc. JPN. Acad. Ser. B, 91, 321-350.