tropomyosin

La proteina tropomyosin si verifica principalmente nei muscoli striati e partecipa alla contrazione muscolare. Le mutazioni genetiche possono influenzare la struttura delle molecole di tropomiosina prodotte e quindi causare una serie di malattie, comprese varie forme di cardiomiopatia, artrogriposi multipla congenita e miopatia da nemalina.

Cos'è la tropomiosina?

La tropomiosina è una proteina presente nel corpo umano principalmente nei muscoli scheletrici. Il biochimico Kenneth Bailey descrisse per la prima volta la proteina nel 1946. Un singolo muscolo è costituito da molti fasci di fibre muscolari, che a loro volta sono costituite dalle fibre muscolari.

Ogni fibra non è composta da una singola cellula muscolare chiaramente definita, ma da un tessuto con molti nuclei cellulari. All'interno di queste unità, le miofibrille rappresentano le fibre più fini; le loro sezioni trasversali sono chiamate sarcomeri. Un sarcomero è costituito da due tipi di fili che vengono alternativamente spinti l'uno nell'altro, come un ingranaggio o una cerniera. Alcuni di questi filamenti sono miosina, gli altri sono un complesso di actina e tropomiosina. In questo complesso le molecole di actina formano una catena spessa attorno alla quale sono avvolti due fili di tropomiosina.

Anatomia e struttura

La tropomiosina è composta da due parti: α e β. I due elementi costitutivi hanno un totale di 568 aminoacidi, di cui 284 sono α-tropomiosina e 284 sono β-tropomiosina. Questi amminoacidi si allineano in fila e formano lunghe catene prima di unirsi infine per formare una macromolecola a forma di bastoncello.

La sequenza degli amminoacidi e la struttura della proteina sono determinate geneticamente; negli esseri umani, i seguenti geni sono responsabili di questo: TPM1 sul 15 ° cromosoma, TPM2 sul nono cromosoma, TPM3 sul primo cromosoma e TMP4 sul 19 ° cromosoma. Il filo di tropomiosina (con entrambe le subunità) si avvolge attorno ai filamenti di actina più spessi nei muscoli scheletrici striati. Anche la troponina, un'altra proteina, è attaccata ad essa.

Funzione e compiti

La tropomiosina è necessaria per la contrazione del muscolo scheletrico. Quando un impulso nervoso raggiunge il muscolo, lo stimolo elettrico si diffonde inizialmente attraverso il sarcolemma e i tubuli a T e infine porta al rilascio di ioni calcio nel reticolo sarcoplasmatico.

Gli ioni si legano temporaneamente alla troponina, che si trova sul filamento della tropomiosina. Di conseguenza, gli ioni di calcio cambiano le proprietà fisiche della molecola. La troponina si sposta leggermente sulla superficie e quindi si allontana dai luoghi a cui può legarsi anche la miosina. La miosina forma le fibre complementari al complesso actina / tropomiosina. Alla fine del filamento di miosina ci sono due cosiddette teste. Le teste di miosina possono legarsi alle aree del filamento di actina che non sono più occupate dalla troponina.

Dopo che si sono agganciate alla fibra, le teste di miosina si piegano e si spingono tra i filamenti di actina / tropomiosina, che accorciano il sarcomero. Allo stesso tempo, questo processo avviene non solo in un sarcomero, ma in molti. I numerosi sarcomeri contratti provocano quindi la contrazione della fibra muscolare e quindi del muscolo nel suo complesso. Un segnale nervoso stimola spesso diverse centinaia di fibre muscolari. L'effetto plastificante dell'adenosina trifosfato (ATP) consente alla testa della miosina di staccarsi dall'actina.

La contrazione della muscolatura liscia è leggermente diversa. I muscoli lisci circondano gli organi negli esseri umani o si trovano nelle pareti dei vasi sanguigni. Può contrarre più dei muscoli striati. Mentre i muscoli scheletrici hanno una struttura striata, i muscoli lisci formano una superficie piana composta da singole cellule. Oltre all'actina e alla tropomiosina, la muscolatura liscia possiede il caldesmon e la calmodulina, altre due proteine, la cui interazione influenza la tensione nei muscoli. La tropomiosina agisce principalmente sulla calmodulina.

Inoltre, la tropomiosina svolge anche un ruolo in altri processi biologici. Ad esempio, sembra influenzare il legame dell'actina nel citoscheletro e avere un effetto sulla divisione cellulare.

Malattie

Una malattia che può essere correlata alla tropomiosina è la cardiomiopatia ipertrofica. Questa è una malattia cardiaca in cui i sarcomeri (sezioni delle fibre muscolari) sono ispessiti, il che influisce anche sullo spessore delle fibre muscolari nel loro complesso.

Di conseguenza, possono svilupparsi sintomi quali sensazione di pressione al petto, vertigini, mancanza di respiro, sincope e attacchi di angina. In questo caso, tornano a problemi funzionali del muscolo cardiaco. La causa più comune (40-60%) di cardiomiopatia ipertrofica risiede nei geni: i cambiamenti (mutazioni) portano a errori nel codice genetico e, di conseguenza, alla sintesi non corretta delle proteine. Questo può anche influenzare le varie proteine ​​che compongono le fibre muscolari.

Nella cardiomiopatia restrittiva, il muscolo cardiaco si indurisce. La causa è un eccesso di tessuto connettivo. La cardiomiopatia restrittiva porta all'insufficienza cardiaca, che è tipicamente caratterizzata da disturbi respiratori, edema, tosse secca, affaticamento, spossatezza, vertigini, sincope, palpitazioni e vari disturbi digestivi. Le persone colpite hanno meno probabilità di essere confuse, soffrire di problemi di memoria o prestazioni cognitive compromesse. La cardiomiopatia dilatativa può anche essere dovuta a un errore nei geni della tropomiosina.

Quando questa malattia cardiaca si manifesta, è spesso associata a insufficienza cardiaca globale e / o insufficienza cardiaca sinistra progressiva. Inoltre, possono comparire disturbi respiratori, embolie e aritmie cardiache. Altre due malattie che possono essere correlate alla tropomiosina e sono in parte basate su mutazioni sono la miopatia da nemalina, in cui i muscoli possono essere danneggiati in molti modi, e l'artrogriposi multipla congenita, in cui le articolazioni si irrigidiscono. Tuttavia, tutte queste malattie possono avere anche altre cause; le mutazioni nei geni della tropomiosina sono solo una possibilità.