TROPONĪNS: RAKSTUROJUMS, STRUKTŪRA, FUNKCIJAS UN PĀRBAUDE - BIOLOĢIJA - 2025

Troponīns ir nosaukums proteīnam, kas atrodas mugurkaulnieku skeleta un sirds muskuļos un ir saistīts ar pavedieniem muskuļu šķiedrās un kam ir funkcijas kontraktilās aktivitātes regulēšanā (muskuļu kontrakcijas un relaksācija).

Muskuļu šķiedras ir šūnas, kas veido muskuļu audus, kuru saraušanās spējas pamatā ir mijiedarbība starp pavedieniem, kas ir sakārtoti un cieši saistīti iekšpusē un aizņem lielāko daļu citoplazmas tilpuma.

Plānas pavediena elementu grafisks attēlojums muskuļu šķiedrās (Avots: Raul654, izmantojot Wikimedia Commons)

Šie pavedieni ir pazīstami kā miofilamenti, un ir divas klases: biezais un plānais. Biezie pavedieni sastāv no miozīna II molekulām, savukārt tievie pavedieni ir globular actin vai G actin polimēri savienojumā ar diviem citiem proteīniem.

Gan aktīns, gan miozīns ir atrodami arī citās cilvēka ķermeņa šūnās un citos organismos, tikai daudz mazākā proporcijā un piedaloties dažādos procesos, piemēram, šūnu migrācijā, eksocitozē, citokinēzē (šūnu dalīšanās laikā) un pat intracelulārā vezikulārā satiksme.

Troponīns un tropomiozīns ir divi proteīni, kas saistīti ar plānajiem aktīna pavedieniem un piedalās muskuļu šūnu vai šķiedru miofibrilu kontrakcijas un relaksācijas procesu regulēšanā.

Darbības mehānismi, ar kuru palīdzību šie divi proteīni veic savas funkcijas, ir saistīti ar kalcija intracelulāro koncentrāciju. Troponīna regulatīvā sistēma ir viena no zināmākajām skeleta muskuļu kontrakcijas fizioloģijas un bioķīmijas sistēmām.

Šiem proteīniem ir liela nozīme ķermenī. Pašlaik ir droši zināms, ka dažas ģimenes vai iedzimtas kardiomiopātijas ir mutāciju produkts gēnu secībā, kas kodē vienu no abiem (troponīnu vai tropomiozīnu).

raksturojums

Troponīns ir saistīts ar aktīnu skeleta un sirds muskuļa muskuļu šķiedru plānos pavedienos ar stehiometrisko attiecību no 1 līdz 7, tas ir, ar vienu troponīna molekulu uz katrām 7 aktīna molekulām.

Šis proteīns, kā tika uzsvērts, ir atrodams vienīgi pavedienos, kas atrodas skeleta un sirds šķiedru muskuļu šķiedru miofibrilās, nevis gludās muskulatūras šķiedrās, kas veido asinsvadu un iekšējos muskuļus.

Daži autori to ir iecerējuši kā tropomiozīna regulatora olbaltumvielu. Tāpat kā tas, tam ir saistošas ​​vietas mijiedarbībai ar aktīna molekulām, kas tai dod iespēju regulēt mijiedarbību ar biezo pavedienu miozīnu.

Miofilamenos troponīna un tropomiozīna molekulu attiecība ir 1 pret 1, kas nozīmē, ka katram eksistējošam troponīna kompleksam ir saistīta tropomiozīna molekula.

Uzbūve

Troponīns ir olbaltumvielu komplekss, kas sastāv no trim dažādām globulārām apakšvienībām, kas pazīstamas kā troponīns I, troponīns C un troponīns T, kas kopā veido vairāk vai mazāk 78 kDa.

Cilvēka ķermenī ir audu specifiski varianti katrai no šīm apakšvienībām, kas atšķiras viens no otra gan ģenētiskā, gan molekulārā līmenī (attiecībā uz gēniem, kas tos kodē), kā arī strukturālā līmenī (attiecībā uz to aminoskābju sekvencēm).

Vienas no Troponīna apakšvienībām pārstāvība (Avots: Jawahar Swaminathan un MSD darbinieki Eiropas Bioinformatikas institūtā, izmantojot Wikimedia Commons)

Troponīns C vai TnC ir mazākā no trim apakšvienībām un, iespējams, viena no vissvarīgākajām. Tam ir 18 kDa molekulmasa, un tajā ir vietas, kur saistīt kalciju (Ca2 +).

Troponīns T vai TnT ir tas, kuram ir saistīšanās vietas, lai noenkurotu trīs subvienību kompleksu ar tropomiozīnu, un tā molekulmasa ir 30 kDa; to sauc arī par T apakšvienību vai tropomiozīnu saistošu apakšvienību.

Troponīnam I vai TnI ar nedaudz vairāk kā 180 aminoskābju atlikumiem ir tāda pati molekulmasa kā troponīnam T, taču tā struktūrā tam ir īpašas vietas, lai saistītu aktīnu, bloķējot tā un miozīna mijiedarbību, kas ir parādība, kas ir atbildīga par muskuļu šķiedru kontrakciju.

Daudzās mācību grāmatās šī apakšvienība tiek dēvēta par inhibējošo apakšvienību un kā molekulāro "līmi" starp trim troponīna apakšvienībām. Tās spēju saistīties ar aktīīnu un inhibējošo aktivitāti uzlabo tā saistība ar tropomiozīnu, ko medijē TnT apakšvienība.

Ir parādīts, ka I apakšvienībā sekvences reģionu, kas ir atbildīgs par inhibīciju, nosaka ar 12 aminoskābju atlikumu centrālo peptīdu starp 104 un 115 pozīcijām; un ka inhibīcijas laikā loma ir arī apakšvienības C-termināla reģionam.

Iespējas

Troponīna galvenā loma muskuļu kontrakcijā ir atkarīga no tā spējas saistīt kalciju, jo šis olbaltumviela ir vienīgā skeleta muskuļa plāno pavedienu sastāvdaļa, kurai ir šī īpašība.

Ja trūkst troponīna, plānie pavedieni spēj saistīties ar bieziem pavedieniem un sarauties neatkarīgi no starpšūnu kalcija koncentrācijas, tāpēc troponīna funkcija ir novērst saraušanos, ja nav kalcija, pateicoties tā saistībai ar tropomiozīnu.

Tādējādi troponīnam ir svarīga loma muskuļu relaksācijas uzturēšanā, kad nav pietiekami daudz intracelulārā kalcija, un muskuļu kontrakcijā, kad elektriskā nerva stimuls ļauj kalcijam iekļūt muskuļu šķiedrās.

Kā tas notiek?

Skeleta un sirds šķeterētajos muskuļos muskuļu kontrakcija notiek, pateicoties mijiedarbībai starp plāniem un bieziem pavedieniem, kas slīd viens virs otra.

Šo muskuļu šūnās kalcijs ir būtisks aktīna-miozīna (plānu un biezu pavedienu) mijiedarbībai, jo miozīna aktīna saistošās vietas "paslēpj" tropomiozīna un troponīns, kas reaģē uz kalciju.

Kalcija joni no sarkoplazmatiskā retikuluma (muskuļu šķiedru endoplazmatiskā retikuluma) saistās ar troponīna C apakšvienību, neitralizējot troponīna starpniecību un kavējot muskuļu kontrakcijas.

I apakšvienības izraisītās inhibīcijas "neitralizācija" notiek pēc kalcija saistīšanās ar C apakšvienību, kas rada konformācijas izmaiņas, kas izplatās starp trim apakšvienībām un ļauj tām atdalīties gan no aktīna, gan tropomiozīna molekulām. .

Šī disociācija starp troponīnu, tropomiozīnu un aktīnu atklāj miozīna saistīšanas vietas uz aktīnu. Tieši tad pēdējās globālās galvas var mijiedarboties ar aktīna šķiedrām un iniciēt no ATP atkarīgu kontrakciju, pārvietojot vienu kvēldiegu pār otru.

Troponīna tests

Troponīns ir vēlamais biomarķieris sirds bojājumu noteikšanai. Šī iemesla dēļ troponīna testu plaši izmanto dažu sirds patoloģisko stāvokļu, piemēram, akūta miokarda infarkta, bioķīmiskajā, agrīnā un / vai profilaktiskā diagnostikā.

Šo pārbaudi atrada daudzi ārstējošie ārsti, lai palīdzētu pieņemt lēmumus par to, kā rīkoties un kādu ārstēšanu veikt pacientiem ar sāpēm krūtīs.

Parasti to saista ar troponīna T un I apakšvienību noteikšanu, jo troponīna C izoforma ir atrodama arī lēni raustītos skeleta muskuļos; tas ir, tas nav specifiski sirdij.

Kāda ir troponīna pārbaude?

Troponīna tests parasti ir imunoloģisks tests, kas nosaka troponīna T un I apakšvienību sirds izoformas. Tātad, tas ir balstīts uz atšķirībām, kas pastāv starp abām izoformām.

Troponīna I apakšvienības izoforma (cTnI)

Miokarda muskuļu audos ir tikai viena troponīna I apakšvienības izoforma, kurai raksturīga 32 aminoskābju pēctranslācijas "astes" klātbūtne tās N-gala galā.

Šī izoforma tiek atklāta, pateicoties īpašu monoklonālu antivielu veidošanai, kuras neatpazīst citas ne-sirds izoformas, jo aminoskābes aste vairāk vai mazāk par 50% atšķiras no citu izoformu galiem.

CTnI netiek izteikts bojātajos audos, bet ir raksturīgs tikai pieaugušo sirds audiem.

Troponīna T apakšvienības izoforma (cTnT)

Troponīna T apakšvienības sirds izoforma ir kodēta trīs dažādos gēnos, kuru mRNS var iziet alternatīvu splicēšanu, kā rezultātā izoforma veidojas ar mainīgām sekvencēm N- un C-galos.

Lai arī cilvēka sirds muskulī ir 4 TnT izoformas, pieaugušo sirds audiem ir raksturīgs tikai viens. To nosaka ar īpašām antivielām, kas izstrādātas pret tās aminoskābju sekvences N-galu.

Sirds izoforma T apakšvienības "nākamās paaudzes" testos īpaša uzmanība tiek pievērsta tam, ka daži ievainoti skeleta muskuļu audi var atkārtoti izteikt šo izoformu, tādējādi iegūstot krustenisko reakciju ar antivielām.

Atsauces

1. Babuin, L., & Jaffe, AS (2005). Troponīns: izvēlētais biomarķieris sirds traumu noteikšanai. CMAJ, 173 (10), 1191-1202.
2. Kolinsons, P., Stubbs, P., un Kesslers, A.-C. (2003). Sirds troponīna T, CK-MB masas un mioglobīna diagnostiskās vērtības daudzcentru novērtēšana, lai novērtētu pacientus ar aizdomām par akūtu koronāro sindromu ikdienas klīniskajā praksē. Sirds, 89, 280–286.
3. Farah, C., & Reinach, F. (1995). Troponīna komplekss un muskuļu kontrakcijas regulēšana. FASEB, 9, 755–767.
4. Kellers, T., Peets, D., Tzikas, S., Rots, A., Czyz, E., Bickel, C.,… Blankenberg, S. (2009). Jutīga Troponīna I analīze akūta miokarda infarkta agrīnā diagnostikā. The New England Journal of Medicine, 361 (9), 868. – 877.
5. Ross, M., & Pawlina, W. (2006). Histoloģija. Teksts un atlants ar korelētu šūnu un molekulāro bioloģiju (5. izdevums). Lippincott Williams & Wilkins.
6. Wakabayashi, T. (2015). Muskuļu kontrakcijas kalcija regulēšanas mehānisms. Īstenojot savu strukturālo pamatu. Proc. Jpn. Acad. Ser. B, 91, 321-350.