Tropomyosin

Protein Tropomyosin xảy ra chủ yếu ở cơ vân và tham gia vào quá trình co cơ. Đột biến di truyền có thể ảnh hưởng đến cấu trúc của các phân tử tropomyosin được tạo ra và do đó gây ra một số bệnh - bao gồm các dạng bệnh cơ tim khác nhau, cũng như bệnh đa khớp do arthrogryposis và bệnh cơ nemalin.

Tropomyosin là gì?

Tropomyosin là một loại protein được tìm thấy trong cơ thể con người chủ yếu ở cơ xương. Nhà hóa sinh Kenneth Bailey lần đầu tiên mô tả protein vào năm 1946. Một cơ đơn bao gồm nhiều bó sợi cơ, lần lượt bao gồm các sợi cơ.

Mỗi sợi không được cấu tạo bởi một tế bào cơ đơn lẻ, xác định rõ ràng, mà là một mô có nhiều nhân tế bào. Trong các đơn vị này, các myofibrils đại diện cho các sợi mịn hơn; mặt cắt ngang của chúng được gọi là sarcomeres. Một sarcomere được tạo thành từ hai loại sợi được đẩy xen kẽ vào nhau, giống như một bánh răng hoặc dây kéo. Một số trong số những sợi này là myosin, những sợi khác là một phức hợp của actin và tropomyosin. Trong phức hợp này, các phân tử actin tạo thành một chuỗi dày xung quanh có hai sợi tropomyosin được quấn vào nhau.

Giải phẫu & cấu trúc

Tropomyosin bao gồm hai phần: α và β. Hai khối xây dựng có tổng cộng 568 axit amin, trong đó 284 là α-tropomyosin và 284 là β-tropomyosin. Các axit amin này xếp thành một hàng và tạo thành chuỗi dài trước khi liên kết với nhau để tạo thành đại phân tử hình que.

Trình tự của các axit amin và cấu trúc của protein được xác định về mặt di truyền; Ở người, các gen sau đây chịu trách nhiệm về điều này: TPM1 trên nhiễm sắc thể thứ 15, TPM2 trên nhiễm sắc thể thứ 9, TPM3 trên nhiễm sắc thể thứ nhất và TMP4 trên nhiễm sắc thể thứ 19. Sợi tropomyosin (với cả hai tiểu đơn vị) uốn quanh các sợi actin dày hơn trong cơ vân. Troponin, một protein khác, cũng được gắn vào nó.

Chức năng & nhiệm vụ

Tropomyosin cần thiết để cơ xương co lại. Khi một xung thần kinh truyền đến cơ, kích thích điện ban đầu lan truyền qua màng xương và các ống T và cuối cùng dẫn đến giải phóng các ion canxi trong lưới cơ chất.

Các ion liên kết tạm thời với troponin, nằm trên sợi tropomyosin. Kết quả là, các ion canxi thay đổi các đặc tính vật lý của phân tử. Troponin dịch chuyển nhẹ trên bề mặt và do đó di chuyển khỏi những nơi mà myosin cũng có thể liên kết. Myosin tạo thành các sợi bổ sung cho phức hợp actin / tropomyosin. Ở cuối của myosin filament có hai cái gọi là đầu. Các đầu myosin có thể liên kết với các vùng của sợi actin không còn bị troponin chiếm giữ.

Sau khi chúng bám vào sợi, các đầu myosin sẽ gập lại và tự đẩy vào giữa các sợi actin / tropomyosin, làm ngắn sarcomere. Đồng thời, quá trình này không chỉ xảy ra ở một sarcomere mà ở nhiều nơi. Do đó, nhiều sarcomeres co lại làm cho sợi cơ và do đó toàn bộ cơ co lại. Một tín hiệu thần kinh thường kích thích vài trăm sợi cơ. Tác dụng làm dẻo của adenosine triphosphate (ATP) cho phép đầu myosin tự tách ra khỏi actin.

Sự co bóp của các cơ trơn có phần khác nhau. Cơ trơn bao quanh các cơ quan ở người hoặc được tìm thấy trong thành mạch máu. Nó có thể co nhiều hơn cơ vân. Trong khi cơ xương có cấu trúc vân thì cơ trơn tạo thành một bề mặt phẳng được tạo thành từ các tế bào riêng lẻ. Ngoài actin và tropomyosin, các cơ trơn còn có caldesmon và calmodulin, hai loại protein khác, sự tương tác của chúng ảnh hưởng đến sức căng của cơ. Tropomyosin hoạt động chủ yếu trên calmodulin.

Ngoài ra, tropomyosin còn có vai trò trong các quá trình sinh học khác. Ví dụ, nó dường như ảnh hưởng đến sự liên kết của actin trong bộ xương tế bào và ảnh hưởng đến sự phân chia tế bào.

Bệnh tật

Một bệnh có thể liên quan đến tropomyosin là bệnh cơ tim phì đại. Đây là một bệnh tim trong đó các sarcomeres (các phần của sợi cơ) bị dày lên, điều này cũng ảnh hưởng đến độ dày của toàn bộ sợi cơ.

Do đó, các triệu chứng như cảm giác tức ngực, chóng mặt, khó thở, ngất và các cơn đau thắt ngực có thể phát triển. Trong trường hợp này, chúng quay trở lại các vấn đề chức năng của cơ tim. Nguyên nhân phổ biến nhất (40-60%) của bệnh cơ tim phì đại nằm ở gen: những thay đổi (đột biến) dẫn đến sai sót trong mã di truyền và do đó, tổng hợp không chính xác các protein. Điều này cũng có thể ảnh hưởng đến các protein khác nhau tạo nên sợi cơ.

Trong bệnh cơ tim hạn chế, cơ tim trở nên cứng. Nguyên nhân là do dư thừa mô liên kết. Bệnh cơ tim hạn chế dẫn đến suy tim, thường được đặc trưng bởi rối loạn nhịp thở, phù nề, ho khan, mệt mỏi, kiệt sức, chóng mặt, ngất, đánh trống ngực và nhiều chứng khó tiêu khác nhau. Những người bị ảnh hưởng ít có khả năng bị nhầm lẫn, bị các vấn đề về trí nhớ hoặc khả năng nhận thức bị suy giảm. Bệnh cơ tim giãn nở cũng có thể do lỗi gen tropomyosin.

Khi biểu hiện bệnh tim này thường liên quan đến suy tim toàn thể và / hoặc suy tim trái tiến triển. Ngoài ra, có thể xuất hiện rối loạn nhịp thở, tắc mạch và rối loạn nhịp tim. Hai bệnh khác có thể liên quan đến tropomyosin và một phần dựa trên đột biến là bệnh cơ nemalin, trong đó các cơ có thể bị suy yếu theo nhiều cách và bệnh đa khớp arthrogryposis, trong đó các khớp cứng lại. Tuy nhiên, tất cả những bệnh này cũng có thể do các nguyên nhân khác; đột biến gen tropomyosin chỉ là một khả năng.