Das Tropomyosin ist eines von drei Proteinen, die Teil der dünnen Filamente in den Myofibrillen der Muskelzellen des gestreiften Skelettmuskels von Wirbeltieren und einigen Muskelzellen von Wirbellosen sind.
Es ist hauptsächlich mit Aktinfilamenten in Muskelmyofibrillen assoziiert, aber es gibt Berichte, die darauf hinweisen, dass es, obwohl in geringerem Maße, auch mit Aktinfilamenten im Zytoskelett von Nichtmuskelzellen assoziiert sein kann.
Atommodell von Tropomyocin (Quelle: Spid ~ commonswiki angenommen (basierend auf Urheberrechtsansprüchen). Über Wikimedia Commons)
Es wurde zwischen 1946 und 1948 zum ersten Mal isoliert und kristallisiert, wobei Protokolle verwendet wurden, die denen ähnelten, die Jahre zuvor verwendet wurden, um Actin und Myosin, die beiden am häufigsten vorkommenden Proteine in Myofilamenten, zu erhalten.
In Skelettmuskelzellen bildet Tropomyosin zusammen mit Troponin ein regulatorisches Protein-Duo, das als Kalzium- „Sensor“ fungiert, da seine hemmende Assoziation mit Aktinfasern nach Bindung an Kalziumionen umgekehrt wird Sie gelangen in die Zelle als Reaktion auf Nervenreize, die die Kontraktion lenken.
Eigenschaften
In Wirbeltierzellen wird Tropomyosin ausnahmslos als Teil der dünnen Filamente in Muskelmyofibrillen gefunden, sowohl in gestreiften als auch in glatten Muskeln, wo es regulatorische Funktionen ausübt.
Wissenschaftler haben Tropomyosin als ein asymmetrisches Protein beschrieben, das gegenüber Hitze ziemlich stabil ist (thermostabil) und dessen Polymerisation von der Ionenkonzentration des Mediums abhängt, in dem es gefunden wird.
Es gehört zu einer großen und komplexen Familie von faserigen und helikalen Proteinen, die unter Eukaryoten weit verbreitet sind. Bei Wirbeltieren werden Tropomyosine in zwei große Gruppen eingeteilt:
- Hochmolekulare (zwischen 284 und 281 Aminosäuren).
- Niedermolekulare (zwischen 245 und 251 Aminosäuren).
Alle Isoformen weisen, wenn sie separat untersucht werden, eine Anzahl von Aminosäureresten auf, die ein Vielfaches von 40 ist. Es gibt Hypothesen, dass jeder dieser "Cluster" von Aminosäuren mit einem G-Actin-Monomer interagiert, wenn beide Proteine einen Komplex bilden. in den dünnen Filamenten.
Säugetiere enthalten mindestens 20 verschiedene Isoformen von Tropomyosin, die von vier Genen kodiert werden, die durch alternative Promotoren exprimiert werden und deren Produkte (mRNA) durch alternatives Spleißen ("Spleißen") verarbeitet werden.
Einige dieser Isoformen weisen eine unterschiedliche Expression auf. Viele sind gewebe- und stadienspezifisch, da einige in bestimmten Muskelgeweben vorkommen und es sein kann, dass sie nur zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Entwicklung exprimiert werden.
Struktur
Tropomyosin ist ein dimeres Protein, das aus zwei gewickelten Alpha-Polypeptid-Helices mit jeweils mehr oder weniger 284 Aminosäureresten mit einem Molekulargewicht nahe 70 kDa und einer Länge von mehr als 400 nm besteht.
Da es mehrere Isoformen geben kann, kann ihre Struktur aus zwei identischen oder zwei verschiedenen Molekülen bestehen, wodurch ein homodimeres bzw. heterodimeres Protein gebildet wird. Diese unterscheiden sich in der "Stärke", mit der sie an Aktinfilamente binden.
Tropomyosinmoleküle, die ebenfalls eine filamentöse Form haben, befinden sich in den "Rillen" -Regionen, die zwischen den G-Actin-Polymerketten existieren, aus denen die F-Actin-Stränge feiner Filamente bestehen. Einige Autoren beschreiben ihre Assoziation als "Komplementarität der Form" zwischen beiden Proteinen.
Die Sequenz dieses Proteins ist als "Kette" sich wiederholender Heptapeptide (7 Aminosäuren) konzipiert, deren individuelle Eigenschaften und Eigenschaften die stabile Verpackung der beiden Helices fördern, aus denen seine Struktur besteht, und zwischen denen die Bindungsstellen gebildet werden. für Aktin.
Die Vereinigung zwischen Tropomyosin und Aktinfasern erfolgt hauptsächlich durch elektrostatische Wechselwirkungen.
Das N-terminale Ende von Tropomyosinen ist unter den verschiedenen Muskelisoformen hoch konserviert. So sehr, dass acht der ersten neun Reste vom Menschen mit Drosophila (der Fruchtfliege) identisch sind und 18 der ersten 20 N-terminalen Reste bei allen Wirbeltieren konserviert sind.
Eigenschaften
Tropomyosin und Troponin bilden, wie zuvor diskutiert, das regulatorische Duo der Muskelkontraktion von Skelett- und Herzfasern bei Wirbeltieren und einigen Wirbellosen.
Troponin ist ein Proteinkomplex, der aus drei Untereinheiten besteht, von denen eine auf Kalzium reagiert und daran bindet, eine andere an Tropomyosin und eine andere an Aktin-F-Filamente.
Jedes Tropomyosinmolekül ist mit einem Troponinkomplex assoziiert, der die Bewegungen des ersteren reguliert.
Wenn der Muskel entspannt ist, befindet sich Tropomyosin in einer speziellen Topologie, die Myosin-Bindungsstellen auf Actin blockiert und so eine Kontraktion verhindert.
Wenn die Muskelfasern ausreichend stimuliert werden, steigt die intrazelluläre Calciumkonzentration an, was zu einer Konformationsänderung des mit Tropomyosin verbundenen Troponins führt.
Die Konformationsänderung in Troponin induziert auch eine Konformationsänderung in Tropomyosin, was zur "Freisetzung" der Act-Myosin-Bindungsstellen führt und die Kontraktion der Myofibrillen ermöglicht.
In Nicht-Muskelzellen, in denen es gefunden wird, erfüllt Tropomyosin offenbar strukturelle Funktionen oder die Regulation der Zellmorphologie und -mobilität.
Tropomyosin als Allergen
Tropomyosin wurde als eines der am häufigsten vorkommenden allergenen Muskelproteine bei allergischen Reaktionen identifiziert, die durch Lebensmittel tierischen Ursprungs verursacht werden.
Es ist in Muskel- und Nichtmuskelzellen sowohl bei Wirbeltieren als auch bei Wirbellosen vorhanden. Verschiedene Studien zeigen, dass allergische Reaktionen durch Krebstiere wie Garnelen, Krabben und Hummer das Ergebnis des "Nachweises" ihrer Epitope mittels Immunglobulinen im Serum von überempfindlichen allergischen Patienten sind.
Es wird angenommen, dass sich dieses Protein als kreuzreaktives Allergen verhält, da Patienten, die beispielsweise gegen Garnelen allergisch sind, auch gegen andere Krebstiere und Weichtiere allergisch sind, die ein Protein mit ähnlichen Eigenschaften aufweisen.
Verweise
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