Desmine is een eiwit dat wordt aangetroffen als een tussenliggende filament in het cytoskelet en in dwarsgestreepte en gladde spieren. Zijn rol is om cellen te stabiliseren en spierstructuren te verbinden. Genetische veranderingen (mutaties) die stoornissen in de desmine-synthese veroorzaken, zijn geassocieerd met verschillende spierziekten zoals desminopathie of cardiomyopathie.
Wat is desmin?
Desmin is een bouwsteen van het cytoskelet gemaakt van proteïne. Het eiwit stabiliseert ook de fijne fibrillen van spieren en wordt aangetroffen in dwarsgestreepte en gladde spieren. Desmine-filamenten behoren tot de tussenliggende filamenten (filamenta intermedialia), die de biologie in vijf verschillende typen verdeelt. Volgens deze classificatie behoort desmine tot type III, samen met vimentine, perifine en gliale filament-eiwit (GFAP). Bevindingen uit dierstudies suggereren dat vimentine mogelijk ontbrekende desmine in vroege ontwikkelingsstadia kan vervangen of mogelijk gedeeltelijk zijn functies kan overnemen. Genen die voor desmine coderen, bevinden zich in het menselijk genoom op het tweede chromosoom in sectie 219.99 tot 220 Mb. Biologie noemde desmine skelet vanwege zijn stabiliserende functie in het cytoskelet. Wetenschappers Lazarides en Hubbard waren de eersten die het in 1976 beschreven.
Anatomie en structuur
Net als alle eiwitten, desmin bestaat uit lange ketens van aminozuren Deze biologische bouwstenen volgen allemaal dezelfde basisstructuur en verschillen alleen van elkaar in hun specifieke residuen. Eiwitsynthese verbindt het individu aminozuren met peptidebindingen; in dit proces hangt de volgorde van de individuele bouwstenen af van de volgorde die de genen specificeren via hun basensequentie. Desmin bestaat uit in totaal 470 aminozuren De voltooide peptideketen vertegenwoordigt de primaire structuur van desmine, dat pas in zijn ruimtelijke vorm een afgewerkt eiwit wordt. Nadat de peptideketen is geproduceerd, worden spontaan of met behulp van verdere bindingen gevormd enzymen Deze obligaties, ook wel bekend als waterstof bindingen, rangschik de ketting in een helix (alfa-structuur) of formatteer deze in een folder (bètastructuur). Desmin bestaat uit langere langwerpige segmenten en spiraalvormige formaties. Naast deze secundaire structuur neemt het eiwit een meer complexe tertiaire structuur aan, die ook significant is voor de daaropvolgende functie van het eiwit. Bovendien komen in sommige gevallen verschillende gevouwen aminozuurketens samen om een quaternaire structuur te vormen waarbinnen in principe andere biomoleculen kunnen voorkomen. Desmine bestaat in secundaire, tertiaire en quaternaire structuur als een homopolymeer: het polymeer is een structuur die bestaat uit verschillende macromoleculen. In het geval van een homopolymeer zoals desmine, zijn deze macromoleculen of monomeren uitsluitend delen van dezelfde soort. Een enkel voltooid desmine-filament heeft een diameter van 8-11 nm.
Functie en rollen
De belangrijkste functie van desmine is om het cytoskelet en het spierstelsel te versterken, en het wordt zowel in gladde als in dwarsgestreepte spieren aangetroffen. In de biologie is het cytoskelet een structuur in cellen die bestaat uit eiwitten en geeft ze vorm en stabiliteit. Bovendien neemt het cytoskelet deel aan het transport van stoffen in de cel en aan zijn bewegingen. In tegenstelling tot het benige skelet van het menselijk lichaam, vormt het cytoskelet geen vaste eenheid, maar kan het zich flexibel aanpassen aan de behoeften van de cel. Transversaal dwarsgestreepte spieren vereisen ook desmine als verbinding tussen Z-schijven en myofibrillen. Z-schijven markeren de grenzen tussen aaneengesloten spiersegmenten (sarcomeren) in dwarsgestreepte spieren. Aan de Z-schijven zijn filamentachtige structuren bevestigd die zijn samengesteld uit een complex van actine en tropomyosine. Tijdens samentrekking drukken deze vezels en filamenten van myosine in elkaar, waardoor het weefsel als geheel tijdelijk wordt verkort. Gladde spieren hebben een andere structuur dan dwarsgestreepte spieren: de vezels erin vormen geen duidelijk afgebakende filamenten en bundels met een duidelijk zichtbaar gestreept patroon in doorsnede, maar zien er op het eerste gezicht glad en ongestructureerd uit. Niettemin vindt contractie op een grotendeels vergelijkbare manier plaats. Samen met niet-spier gladde spier actine-filamenten, vervult desmine ook een stabiliserende functie in spierweefsel door versterkende bindingen te creëren in zogenaamde verdichtingszones.
Ziekten
Verschillende spierziekten worden in verband gebracht met genetische veranderingen (mutaties) die de desmine-genen beïnvloeden. Bij mensen bevinden deze zich op het tweede chromosoom. Zelfs als een dergelijke ziekte aangeboren is, hoeft deze zich niet onmiddellijk in zichtbare symptomen te manifesteren. Desmin-mutaties in veel gevallen leiden tot spierdystrofieën, die wordt gekenmerkt door een progressieve achteruitgang van spierweefsel. Het optreden van dystrofieën is erg heterogeen. Een meer specifiek ziektebeeld is desminopathie. Dit is een zeldzame erfelijke ziekte die leidt tot geleidelijke verzwakking van de spieren en meestal pas op volwassen leeftijd symptomen veroorzaakt. Bij desminopathie beïnvloeden defecten in de productie van desmine door het lichaam zowel het cytoskelet van de spiercellen als de Z-schijven. Bovendien worden desmin-mutaties geassocieerd met cardiomyopathie, die ook kunnen voorkomen als onderdeel van desminopathie. cardiomyopathie manifesteert zich als functionele hartproblemen en is niet altijd het gevolg van stoornissen in de desmine-synthese; in plaats daarvan kunnen verschillende mogelijke oorzaken worden overwogen. Typische symptomen van de ziekte zijn onder meer hart- mislukking, aritmieën, syncope, angina pectoris en embolie Bovendien is de detectie van desmin antilichamen helpt artsen onderscheid te maken tussen verschillende tumoren - bijvoorbeeld rabdomyosarcomen (kwaadaardige tumoren in zacht weefsel met een hoog sterftecijfer) en leiomyosarcomen (kwaadaardige tumoren in gladde spieren).
