Olbaltumviela Tropomiozīns rodas galvenokārt svītrotajos muskuļos un piedalās muskuļu kontrakcijā. Ģenētiskās mutācijas var ietekmēt izveidoto tropomiozīna molekulu struktūru un tādējādi izraisīt virkni slimību - ieskaitot dažādas kardiomiopātijas formas, kā arī artrogryposis multiplex congenita un nemalin myopathy.
Kas ir tropomiozīns?
Tropomiozīns ir proteīns, kas cilvēka ķermenī atrodams galvenokārt skeleta muskuļos. Bioķīmiķis Kenets Beilijs olbaltumvielu aprakstīja 1946. gadā. Viens muskulis sastāv no daudziem muskuļu šķiedru saišķiem, kas savukārt sastāv no muskuļu šķiedrām.
Katra šķiedra nesastāv no vienas, skaidri noteiktas muskuļu šūnas, bet no audiem ar daudziem šūnu kodoliem. Šajās vienībās miofibrili attēlo smalkākas šķiedras; to šķērsvirzienus sauc par sarkomeriem. Sarkomeru veido divu veidu šķipsnas, kuras pārmaiņus tiek iebīdītas viena otrai, piemēram, zobrats vai rāvējslēdzējs. Daži no šiem virzieniem ir miozīns, citi - aktīna un tropomiozīna komplekss. Šajā sarežģītajā aktīna molekulās veidojas bieza ķēde, ap kuru tiek ievainoti divi tropomiozīna virzieni.
Anatomija un struktūra
Tropomiozīns sastāv no divām daļām: α un β. Divos veidojošajos blokos ir kopumā 568 aminoskābes, no kurām 284 ir α-tropomiozīns un 284 ir β-tropomiozīns. Šīs aminoskābes sakārto pēc kārtas un veido garas ķēdes, pirms tās beidzot savienojas, veidojot stieņa formas makromolekulu.
Aminoskābju secība un olbaltumvielu struktūra tiek noteikta ģenētiski; cilvēkiem par to ir atbildīgi šādi gēni: TPM1 15. hromosomā, TPM2 9. hromosomā, TPM3 pirmajā hromosomā un TMP4 19. hromosomā. Tropomiozīna šķipsna (ar abām apakšvienībām) vijas ap biezākiem aktīna pavedieniem šķeterētajos skeleta muskuļos. Tam ir pievienots arī troponīns, kas ir vēl viens proteīns.
Funkcija un uzdevumi
Tropomiozīns ir nepieciešams, lai skeleta muskuļi varētu sarauties. Kad nervu impulss sasniedz muskuļus, elektriskais stimuls sākotnēji izplatās caur sarkolemmu un T-kanāliņiem un visbeidzot noved pie kalcija jonu izdalīšanās sarkoplazmatiskajā retikulā.
Joni īslaicīgi saistās ar troponīnu, kas atrodas uz tropomiozīna šķipsnas. Tā rezultātā kalcija joni maina molekulas fizikālās īpašības. Troponīns nedaudz pārvietojas uz virsmas un tādējādi attālinās no vietām, kur var saistīties arī miozīns. Miozīns veido aktīna / tropomiozīna kompleksa papildinošās šķiedras. Miozīna pavediena galā ir divas tā saucamās galvas. Miozīna galvas var saistīties ar aktīna pavedienu apgabaliem, kurus vairs neaizņem troponīns.
Pēc tam, kad miozīna galviņas ir piestiprinātas pie šķiedras, tās saliec un apstājas starp aktīna / tropomiozīna pavedieniem, kas saīsina sarkomeru. Tajā pašā laikā šis process notiek ne tikai vienā sarkomerā, bet arī daudzos. Tāpēc daudzie sarkomerāti, par kuriem noslēgts līgums, izraisa muskuļu šķiedru un tādējādi visa muskuļa saraušanos. Nervu signāls bieži stimulē vairākus simtus muskuļu šķiedru. Adenozīna trifosfāta (ATP) plastificējošā iedarbība ļauj miozīna galvai atdalīties no aktīna.
Gludo muskuļu kontrakcijas ir nedaudz atšķirīgas. Gludie muskuļi ieskauj cilvēku orgānus vai ir atrodami asinsvadu sienās. Tas var sarauties vairāk nekā sagriezti muskuļi. Kamēr skeleta muskuļiem ir virkņu struktūra, gludie muskuļi veido plakanu virsmu, ko veido atsevišķas šūnas. Papildus aktīnam un tropomiozīnam gludos muskuļos ir kaldesmons un kalmodulīns - vēl divi proteīni, kuru mijiedarbība ietekmē muskuļu sasprindzinājumu. Tropomiozīns galvenokārt darbojas uz kalodulīnu.
Turklāt tropomiozīnam ir loma arī citos bioloģiskajos procesos. Piemēram, šķiet, ka tas ietekmē aktīna saistīšanos citoskeletā un ietekmē šūnu dalīšanos.
Slimības
Viena no slimībām, kas var būt saistīta ar tropomiozīnu, ir hipertrofiska kardiomiopātija. Šī ir sirds slimība, kurā sarkomeri (muskuļu šķiedru sekcijas) ir sabiezēti, kas ietekmē arī muskuļu šķiedru biezumu kopumā.
Tā rezultātā var attīstīties tādi simptomi kā spiediena sajūta krūtīs, reibonis, elpas trūkums, sinkope un stenokardijas lēkmes. Šajā gadījumā viņi atgriežas pie sirds muskuļa funkcionālām problēmām. Visbiežākais (40–60%) hipertrofiskas kardiomiopātijas cēlonis ir gēnos: izmaiņas (mutācijas) izraisa kļūdas ģenētiskajā kodā un attiecīgi nepareizu olbaltumvielu sintēzi. Tas var ietekmēt arī dažādas olbaltumvielas, kas veido muskuļu šķiedras.
Ierobežojošā kardiomiopātijā sirds muskulis kļūst sacietējis. Cēlonis ir saistaudu pārmērība. Ierobežojoša kardiomiopātija noved pie sirds mazspējas, ko parasti raksturo elpošanas traucējumi, tūska, sauss klepus, nogurums, izsīkums, reibonis, sinkope, sirdsklauves un dažādi gremošanas traucējumi. Ietekmētās personas ir mazāk ticamas sajaukt, cieš no atmiņas problēmām vai traucējumiem kognitīvajā sniegumā. Izplestās kardiomiopātijas iemesls var būt arī kļūda tropomiozīna gēnos.
Kad šī sirds slimība izpaužas, tā bieži tiek saistīta ar globālu sirds mazspēju un / vai progresējošu kreisās sirds mazspēju. Turklāt var parādīties elpošanas traucējumi, embolijas un sirds aritmijas. Divas citas slimības, kas var būt saistītas ar tropomiozīnu un daļēji balstītas uz mutācijām, ir nemalīna miopātija, kurā muskuļus var pasliktināt daudzos veidos, un artrogryposis multiplex congenita, kurā locītavas stīvina. Tomēr visām šīm slimībām var būt arī citi cēloņi; tropomiozīna gēnu mutācijas ir tikai viena iespēja.
