Valk Tropomüosiin toimub peamiselt vöötlihastes ja osaleb lihaste kontraktsioonis. Geneetilised mutatsioonid võivad mõjutada toodetud tropomüosiini molekulide struktuuri ja põhjustada seeläbi mitmeid haigusi - sealhulgas kardiomüopaatia mitmesuguseid vorme, aga ka artrogryposis multiplex congenita ja nemalini müopaatiat.
Mis on tropomüosiin?
Tropomüosiin on valk, mida leidub inimkehas peamiselt luustiku lihastes. Biokeemik Kenneth Bailey kirjeldas valku esmakordselt 1946. aastal. Üks lihas koosneb paljudest lihaskiudude kimpudest, mis omakorda koosnevad lihaskiududest.
Iga kiud ei koosne ühest selgelt määratletud lihasrakust, vaid kudest, milles on palju raku tuumasid. Nendes ühikutes tähistavad müofibrillid peenemat kiudu; nende ristlõikeid nimetatakse sarkomeerideks. Sarkomeer koosneb kahte tüüpi nööridest, mis on vahelduvalt üksteise sisse surutud, nagu käik või tõmblukk. Mõned neist ahelatest on müosiin, teised - aktiini ja tropomüosiini kompleksid. Selle keeruka aktiini molekulid moodustavad paksu ahela, mille ümber on keritud kaks tropomüosiini ahelat.
Anatoomia ja struktuur
Tropomüosiin koosneb kahest osast: α ja β. Kahes ehitusplokis on kokku 568 aminohapet, millest 284 on α-tropomüosiin ja 284 β-tropomüosiin. Need aminohapped rivistuvad reas ja moodustavad pikad ahelad, enne kui lõpuks omavahel ühendatakse, et moodustada vardakujuline makromolekul.
Aminohapete järjestus ja valgu struktuur määratakse geneetiliselt; inimestel vastutavad selle eest järgmised geenid: TPM1 15. kromosoomis, TPM2 9. kromosoomis, TPM3 esimeses kromosoomis ja TMP4 19. kromosoomis. Tropomüosiini ahel (mõlema alaühikuga) keerleb paksukeste skeletilihaste paksemate aktiinikiudude ümber. Selle külge kinnitub ka troponiin, teine valk.
Funktsioon ja ülesanded
Tropomüosiin on vajalik skeletilihaste kokkutõmbumiseks. Kui närviimpulss jõuab lihasesse, levib elektriline stiimul algul läbi sarkolemma ja T-tuubulite ning viib lõpuks kaltsiumioonide vabanemiseni sarkoplasmaatilises retikulumis.
Ioonid seostuvad ajutiselt troponiiniga, mis asub tropomüosiini ahelal. Selle tagajärjel muudavad kaltsiumioonid molekuli füüsikalisi omadusi. Troponiin nihkub pinnal pisut ja liigub seega eemale kohtadest, kuhu müosiin samuti seostuda võib. Müosiin moodustab aktiini / tropomüosiini kompleksi täiendavad kiud. Müosiinfilamendi otsas on kaks nn pead. Müosiinipead võivad seonduda aktiini hõõgniidi piirkondadega, mida troponiin enam ei hõivata.
Pärast seda, kui nad on kiu külge dokkinud, voltivad müosiinipead üle ja suruvad end aktiini / tropomüosiini filamentide vahele, mis lühendab sarkomeeri. Samal ajal toimub see protsess mitte ainult ühes sarkomeeris, vaid ka paljudes. Seetõttu põhjustavad arvukad lepingulised sarkomeerid lihaskiudu ja seega kogu lihaseid. Närvisignaal stimuleerib sageli mitusada lihaskiudu. Adenosiintrifosfaadi (ATP) plastifitseeriv toime võimaldab müosiini peas eralduda aktiinist.
Silelihaste kokkutõmbumine on mõnevõrra erinev. Siledad lihased ümbritsevad inimestel elundeid või neid leidub veresoonte seintes. See võib tõmmata rohkem kui vöötlihased. Kui skeletilihastel on vöötstruktuur, moodustavad silelihased tasase pinna, mis koosneb üksikutest rakkudest. Lisaks aktiinile ja tropomüosiinile on silelihastes veel kaks valku kaldesmon ja kalmoduliin, mille koostoime mõjutab lihaste pinget. Tropomüosiin mõjub peamiselt kalmoduliinile.
Lisaks mängib tropomüosiin rolli ka teistes bioloogilistes protsessides. Näiteks näib, et see mõjutab aktiini seondumist tsütoskeletiga ja mõjutab rakkude jagunemist.
Haigused
Üks haigus, mis võib olla seotud tropomüosiiniga, on hüpertroofiline kardiomüopaatia. See on südamehaigus, mille korral sarkomeerid (lihaskiudude lõigud) on paksenenud, mis mõjutab ka lihaskiudude paksust tervikuna.
Selle tagajärjel võivad tekkida sellised sümptomid nagu rõhutunne rinnus, pearinglus, õhupuudus, minestus ja stenokardiahood. Sel juhul lähevad nad tagasi südamelihase funktsionaalsete probleemide juurde. Hüpertroofilise kardiomüopaatia kõige levinum põhjus (40–60%) peitub geenides: muutused (mutatsioonid) põhjustavad geneetilise koodi vigu ja vastavalt ka valkude valet sünteesi. See võib mõjutada ka mitmesuguseid lihaskiude moodustavaid valke.
Piirava kardiomüopaatia korral kõveneb südamelihas. Põhjus on sidekoe liig. Piirav kardiomüopaatia põhjustab südamepuudulikkust, mida tavaliselt iseloomustavad hingamishäired, tursed, kuiv köha, väsimus, kurnatus, pearinglus, minestus, südamepekslemine ja mitmesugused seedehäired. Mõjutatud on segaduses, kannatavad mäluprobleemide või halvenenud kognitiivse võimekuse käes. Laienenud kardiomüopaatia võib olla tingitud ka tropomüosiini geenide veast.
Kui see südamehaigus avaldub, on see sageli seotud globaalse südamepuudulikkuse ja / või progresseeruva vasaku südamepuudulikkusega. Lisaks võivad ilmneda hingamishäired, emboolia ja südame rütmihäired. Kaks muud haigust, mis võivad olla seotud tropomüosiiniga ja põhinevad osaliselt mutatsioonidel, on nemalini müopaatia, mille puhul lihaseid on võimalik mitmel viisil kahjustada, ja artrogryposis multiplex congenita, mille korral liigesed kangestuvad. Kuid kõigil neil haigustel võib olla ka muid põhjuseid; tropomüosiini geenide mutatsioonid on ainult üks võimalus.
