Den tropomyosin er et af tre proteiner, som er en del af de tynde filamenter i myofibrillen af muskelceller tværstribede skeletmuskulatur af hvirveldyr og nogle hvirvelløse dyr muskelceller.
Det er hovedsageligt forbundet med actinfilamenter i muskelmyofibriller, men der er rapporter, der indikerer, at selv om det i mindre grad også kan være forbundet med actinfilamenter i cytoskelettet med ikke-muskelcelle.
Atomisk model af Tropomyocin (Kilde: Spid ~ commonswiki antaget (baseret på krav om ophavsret). Via Wikimedia Commons)
Det blev isoleret og krystalliseret for første gang mellem 1946 og 1948 ved anvendelse af protokoller svarende til dem, der blev brugt år før til opnåelse af actin og myosin, de to mest rigelige proteiner i myofilamenter.
I skeletmuskelceller udgør tropomyosin sammen med troponin et regulatorisk proteinduo, der fungerer som en "calciumsensor", da dens hæmmende forbindelse med actinfibre vendes efter binding med calciumioner, som De kommer ind i cellen som reaktion på nervestimuli, der direkte sammentrækning.
egenskaber
I hvirveldyrceller findes tropomyosin uundgåeligt som en del af de tynde filamenter i myofibriller i muskler, både i knoglemuskler og i glat muskel, hvor det udøver regulerende funktioner.
Forskere har beskrevet tropomyosin som et asymmetrisk protein, der er ganske stabilt over for varme (termostabilt), hvis polymerisering synes at afhænge af den ioniske koncentration af mediet, hvor det findes.
Det hører til en stor og kompleks familie af fibrøse og spiralformede proteiner, der er bredt fordelt blandt eukaryoter. Hos hvirveldyr klassificeres tropomyosiner i to store grupper:
- De med høj molekylvægt (mellem 284-281 aminosyrer).
- De med lav molekylvægt (mellem 245-251 aminosyrer).
Alle isoformer, når de undersøges separat, har et antal aminosyrerester, der er et multiplum af 40. Der er hypoteser om, at hver af disse "klynger" af aminosyrer interagerer med en G-actin-monomer, når begge proteiner danner et kompleks. i de tynde filamenter.
Pattedyr indeholder mindst 20 forskellige isoformer af tropomyosin kodet af fire gener, der udtrykkes gennem alternative promotorer, og hvis produkter (mRNA) behandles ved alternativ splejsning ("splejsning").
Nogle af disse isoformer har differentiel ekspression. Mange er vævs- og scenespecifikke, som nogle findes i specifikke muskelvæv, og det kan være tilfældet, at de kun udtrykkes på et specifikt tidspunkt i udviklingen.
Struktur
Tropomyosin er et dimert protein, sammensat af to opviklede alfa-polypeptidhelixer, med mere eller mindre 284 aminosyrerester hver med en molekylvægt tæt på 70 kDa og en længde på mere end 400 nm.
Da der kan være flere isoformer, kan deres struktur være sammensat af to identiske eller to forskellige molekyler og således danne henholdsvis et homodimerisk eller heterodimer protein. Disse adskiller sig i den "styrke", som de binder til actinfilamenter.
Tropomyosin-molekyler, også filamentøse i form, er placeret i "rillen" -regioner, der findes mellem G-actin-polymerkæderne, der udgør F-actin-strenge af fine filamenter. Nogle forfattere beskriver deres tilknytning som en "komplementaritet af form" mellem begge proteiner.
Sekvensen af dette protein er udtænkt som en "streng" med gentagne heptapeptider (7 aminosyrer), hvis individuelle egenskaber og egenskaber fremmer den stabile emballering af de to helixer, der udgør dens struktur, og mellem hvilke bindingsstederne dannes. til aktin.
Forbindelsen mellem tropomyosin og actinfibre forekommer hovedsageligt gennem elektrostatisk interaktion.
Den N-terminale ende af tropomyosiner er stærkt konserveret blandt de forskellige muskelisoformer. Så meget, at otte af de første ni rester er identiske fra mennesket til Drosophila (frugtfluen), og 18 af de første 20 N-terminale rester er konserveret i alle hvirveldyr.
Funktioner
Som tidligere omtalt udgør tropomyosin og troponin den regulerende duo for muskelkontraktion af skelet- og hjertefibre i hvirveldyr og nogle hvirvelløse dyr.
Troponin er et proteinkompleks, der består af tre underenheder, en, der reagerer på calcium og binder til det, en anden, der binder til tropomyosin, og en anden, der binder til actin F-filamenter.
Hvert tropomyosin-molekyle er associeret med et troponin-kompleks, der regulerer bevægelserne fra det førstnævnte.
Når muskelen er afslappet, er tropomyosin i en særlig topologi, der blokerer myosin-bindende steder på actin og forhindrer sammentrækning.
Når muskelfibrene stimuleres tilstrækkeligt, øges den intracellulære calciumkoncentration, hvilket forårsager en konformationel ændring i troponin forbundet med tropomyosin.
Den konformationelle ændring i troponin inducerer også en konformationel ændring i tropomyosin, hvilket resulterer i "frigørelse" af act-myosin-bindingsstederne og tillader sammentrækning af myofibriller at forekomme.
I ikke-muskelceller, hvor det findes, udfører tropomyosin tilsyneladende strukturelle funktioner eller ved regulering af cellemorfologi og mobilitet.
Tropomyosin som et allergen
Tropomyosin er blevet identificeret som et af de mest rigelige allergeniske muskelproteiner i tilfælde af allergiske reaktioner forårsaget af fødevarer af animalsk oprindelse.
Det findes i muskel- og ikke-muskelceller, både i hvirveldyr og hvirvelløse dyr. Forskellige undersøgelser afslører, at allergiske reaktioner forårsaget af krebsdyr, såsom rejer, krabber og hummer, er resultatet af "detektion" af deres epitoper ved hjælp af immunoglobuliner i serumet hos overfølsomme allergiske patienter.
Dette protein antages at opføre sig som et krydsreaktivt allergen, da patienter, der er allergiske over for rejer, for eksempel også er allergiske over for andre krebsdyr og bløddyr, der har et protein med lignende egenskaber.
Referencer
- Ayuso, GRR, & Lehrer, SB (1999). Tropomyosin: En hvirvelløs pan-Allergen. International Journal of Allergy and Immunology, 119, 247–258.
- Dominguez, R. (2011). Tropomyosin: Gatekeeper's syn på Actin-filamentet afsløret. Biophysical Journal, 100 (4), 797–798.
- Farah, C., & Reinach, F. (1995). Troponinkomplekset og regulering af muskelkontraktion. FASEB, 9, 755–767.
- Phillips, GN, Fillers, JP, & Cohen, C. (1986). Tropomyosin krystalstruktur og muskelregulering. Journal of Molecular Biology, 192, 111-131.
- Ross, M., & Pawlina, W. (2006). Histologi. En tekst og atlas med korreleret celle- og molekylærbiologi (5. udg.). Lippincott Williams & Wilkins.