Het eiwit tropomyosine wordt voornamelijk aangetroffen in dwarsgestreepte spieren en neemt deel aan spiercontractie. Genetische mutaties kunnen de structuur van tropomyosine beïnvloeden moleculen geproduceerd, waardoor een aantal ziekten, waaronder verschillende vormen van cardiomyopathie evenals artrogryposis multiplex congenita en nemaline myopathie.
Wat is tropomyosine?
Tropomyosine is een eiwit dat in het menselijk lichaam wordt aangetroffen, voornamelijk in skeletspieren. Biochemicus Kenneth Bailey beschreef het eiwit voor het eerst in 1946. Een enkele spier is samengesteld uit vele spiervezel bundels, die op hun beurt weer zijn samengesteld uit de spiervezels. Elke vezel is niet samengesteld uit een enkele, duidelijk afgebakende spiercel, maar uit een weefsel met veel celkernen. Binnen deze eenheden vertegenwoordigen myofibrillen fijnere vezels; hun dwarsdoorsneden worden sarcomeren genoemd. Een sarcomeer bestaat uit twee soorten strengen die afwisselend in elkaar grijpen, zoals in een versnelling of ritssluiting. Sommige van deze strengen zijn myosine en de andere zijn een complex van actine en tropomyosine. In dit complex, actine moleculen vormen een dikkere ketting waaromheen twee strengen tropomyosine winden.
Anatomie en structuur
Tropomyosine bestaat uit twee delen: α en β. De twee bouwstenen hebben in totaal 568 aminozuren, waarvan 284 α-tropomyosine en 284 β-tropomyosine. Deze aminozuren elke lijn vormt lange kettingen, die uiteindelijk samenkomen om een staafvormig macromolecuul te vormen. De volgorde van aminozuren en de structuur van het eiwit is genetisch bepaald; bij de mens zijn de volgende genen hiervoor verantwoordelijk: TPM1 op het 15e chromosoom, TPM2 op het 9e chromosoom, TPM3 op het eerste chromosoom en TMP4 op het 19e chromosoom. De streng tropomyosine (met beide subeenheden) slingert zich rond de dikkere actinefilamenten in dwarsgestreepte skeletspieren. Er zit ook aan vast troponine, een ander eiwit.
Functie en rollen
Tropomyosine is nodig voor de samentrekking van skeletspieren. Wanneer een zenuwimpuls de spier bereikt, plant de elektrische stimulus zich eerst voort door het sarcolemma en de T-tubuli, wat uiteindelijk leidt tot het vrijkomen van calcium ionen in het sarcoplasmatisch reticulum. De ionen binden zich tijdelijk aan troponine, die zich op de tropomyosinestreng bevindt. Als gevolg hiervan is het calcium ionen veranderen de fysische eigenschappen van het molecuul. De troponine verschuift enigszins op het oppervlak en beweegt zich dus weg van de plaatsen waar myosine ook kan binden. Myosine vormt de complementaire vezels van het actine / tropomyosinecomplex. Aan het einde van het myosinefilament bevinden zich twee zogenaamde koppen. De myosinekoppen kunnen zich binden aan de plaatsen van het actinefilament die nu niet langer worden bezet door troponine. Nadat ze aan de vezel zijn gekoppeld, draaien de myosine-koppen om, waardoor ze zichzelf tussen de actine / tropomyosine-filamenten duwen, wat het sarcomeer verkort. Tegelijkertijd vindt dit proces niet alleen plaats in één sarcomeer, maar in vele. De talrijke gecontracteerde sarcomeren veroorzaken daarom de spiervezel, en dus de spier als geheel, om samen te trekken. Bij dit proces irriteert één zenuwsignaal vaak enkele honderden spiervezels. Het verzachtende effect van adenosine trifosfaat (ATP) laat de myosine toe hoofd om weer los te komen van de actine. De samentrekking van gladde spieren is enigszins anders. Bij mensen omringen gladde spieren organen of komen voor in de wanden van bloed schepen Het kan sterker samentrekken dan dwarsgestreepte spieren. Terwijl skeletspieren een gestreepte structuur hebben, vormen gladde spieren een plat oppervlak dat uit individuele cellen bestaat. Naast actine en tropomyosine heeft gladde spier nog twee andere eiwitten, caldesmon en calmoduline, waarvan de interactie de spierspanning beïnvloedt. Tropomyosine werkt voornamelijk op calmoduline. Daarnaast speelt tropomyosine ook een rol bij andere biologische processen. Het lijkt bijvoorbeeld de binding van actine in het cytoskelet te beïnvloeden en effect te hebben op de celdeling.
Ziekten
Een ziekte die kan worden geassocieerd met tropomyosine is hypertrofisch cardiomyopathie. Dit is een hart- ziekte waarbij de sarcomeren (secties in de spiervezels) verdikt zijn, wat ook de algehele dikte van de spiervezels beïnvloedt. borst, duizeligheid, kortademigheid, syncope en angina pectoris-aanvallen kunnen optreden. In dit geval zijn ze te wijten aan functionele problemen van de hart- spier. De meest voorkomende oorzaak (40-60%) van hypertrofie cardiomyopathie zit in de genen: veranderingen (mutaties) leiden op fouten in de genetische code en, dienovereenkomstig, op de gebrekkige synthese van eiwitten Dit kan ook van invloed zijn op de verschillende eiwitten dat make-up spiervezels. Bij restrictieve cardiomyopathie is er een verharding van de hart- spier. De oorzaak is een teveel van bindweefsel Restrictieve cardiomyopathie leidt tot hartfalen, die typisch wordt gekenmerkt door ademhaling problemen, oedeem, droog hoesten, 피로, uitputting, duizeligheid, syncope, hartkloppingen en diverse problemen met de spijsvertering Minder vaak zijn getroffen individuen in de war, lijden aan geheugen problemen of beperkingen in cognitieve prestaties. Gedilateerde cardiomyopathie kan ook het gevolg zijn van een defect in de tropomyosinegenen. Als deze hartziekte zich manifesteert, gaat deze vaak gepaard met globale hartfalen en / of progressief linker hartfalen. Bovendien kunnen ademhalingsstoornissen, embolieën en hartritmestoornissen kan duidelijk worden. Twee andere aandoeningen die mogelijk verband houden met tropomyosine, waarvan sommige gebaseerd zijn op mutaties, zijn nemaline-myopathie, waarbij de spieren op verschillende manieren kunnen worden aangetast, en arthrogryposis multiplex congenita, waarbij de gewrichten verstijven. Al deze aandoeningen kunnen echter te wijten zijn aan andere oorzaken; mutaties in de tropomyosinegenen vertegenwoordigen slechts één mogelijkheid.
