TROPONIN: JELLEMZŐK, FELÉPÍTÉS, FUNKCIÓK ÉS TESZT - BIOLÓGIA - 2026

A troponin a gerinces állatok csontvázában és szívizomjában jelen levő proteinnek neve, amely az izomrostok filamentumaihoz kapcsolódik, és amelynek feladata a kontraktilis aktivitás szabályozása (izom összehúzódás és relaxáció).

Az izomrostok azok az sejtek, amelyek az izomszövetből állnak, és amelyek összehúzódási képessége azon rendezett és szorosan kapcsolódó filamentumok kölcsönhatásán alapul, amelyek a citoplazmatikus térfogat legnagyobb részét elfoglalják.

Az izomrostokban lévő vékony filamentumok grafikus ábrázolása (Forrás: Raul654, a Wikimedia Commons segítségével)

Ezeket a szálakat miófonalaknak nevezzük, és két osztály van: vastag és vékony. A vastag szálak miozin II molekulákból állnak, míg a vékony szálak globuláris aktin vagy G-aktin polimerei két másik fehérjével összekapcsolva.

Mind az aktin, mind a miozin megtalálható az emberi test más sejtjeiben és más szervezetekben is, csak sokkal kisebb arányban, és részt vesznek a különböző folyamatokban, mint például a sejtek vándorlása, exocitózis, citokinezis (a sejtosztódás során) és még a intracelluláris hólyagos forgalom.

A troponin és a tropomyosin a vékony aktin filamentumokhoz kapcsolódó két protein, amelyek részt vesznek az izomsejtek vagy rostok myofibrilljainak összehúzódási és relaxációs folyamatainak szabályozásában.

Az a hatásmechanizmus, amelyen keresztül ez a két fehérje működik, kapcsolódik az intracelluláris kalciumkoncentrációhoz. A troponin-szabályozó rendszer az egyik legismertebb rendszer a vázizom-összehúzódás fiziológiájában és biokémiájában.

Ezeknek a fehérjéknek nagy jelentősége van a test számára. Jelenleg biztosan ismert, hogy néhány családi vagy veleszületett kardiomiopátia a kettőt (troponin vagy tropomyosin) kódoló génszekvencia mutációinak eredménye.

jellemzők

A troponin a csontváz és a szívizom izomrostainak vékony filamenteiben aktinnal társul, 1-7 sztöchiometrikus arányban, vagyis egy-egy troponin-molekula minden 7 aktin-molekula esetében.

Ez a fehérje, amint rámutattak, kizárólag a váz és a szív szalagú izomrostok myofibrilljeiben található szálakban található, nem pedig az ér- és zsigeri izmokat alkotó simaizomrostokban.

Egyes szerzők úgy gondolják, hogy a tropomyosin szabályozó proteinje. Ehhez hasonlóan kötőhelyekkel rendelkezik az aktinmolekulákkal való kölcsönhatáshoz, ami lehetővé teszi számára, hogy szabályozza a vastag filamentumok miozinjével való kölcsönhatását.

A myofilamentekben a troponin és a tropomyosin molekulák aránya 1: 1, ami azt jelenti, hogy minden létező troponin komplexhez van hozzákapcsolva egy tropomyosin molekula.

Szerkezet

A troponin egy olyan fehérjekomplex, amely három különböző globuláris alegységből áll, úgynevezett troponin I, troponin C és troponin T, amelyek együttesen kb. 78 kDa-t tesznek ki.

Az emberi testben ezen alegységek mindegyikére vonatkoznak szövetspecifikus variánsok, amelyek genetikai és molekuláris szinten (mind az őket kódoló gének tekintetében), mind szerkezeti szinten (aminosav-szekvenciáik tekintetében) különböznek egymástól.

Az egyik troponin alegység képviselete (Forrás: Jawahar Swaminathan és az MSD munkatársai az Európai Bioinformatikai Intézetben a Wikimedia Commons segítségével)

A troponin C vagy a TnC a három alegység közül a legkisebb és talán az egyik legfontosabb. 18 kDa-os molekulatömeggel rendelkezik, és rendelkezik helyekkel a kalcium (Ca2 +) megkötésére.

A troponin T vagy a TnT olyan kötőhelyekkel rendelkezik, amelyek a három alegység komplexét a tropomiozinhoz rögzítik, és molekulatömege 30 kDa; ezt T alegységnek vagy tropomyosint kötő alegységnek is nevezik.

A troponin I vagy a TnI, kevésbé több mint 180 aminosavmaradékkal rendelkezik, azonos molekulatömegű, mint a troponin T, de szerkezetében speciális helyeket tartalmaz az aktin megkötésére, gátolja az utóbbi és a miozin kölcsönhatását, amely az izomrostok összehúzódásáért felelős jelenség.

Számos tankönyv ezt az alegységet gátló alegységnek és a troponin három alegységének molekuláris „ragasztójának” nevezi. Aktinhoz való kötődési képességét és gátló aktivitását fokozza a tropomyosinnal való asszociáció, amelyet a TnT alegység közvetít.

Kimutatták, hogy az I. alegységben a gátlásért felelős szekvencia régióját egy 12 aminosavmaradékot tartalmazó központi peptid határozza meg, amely a 104. és 115. pozíció között van; és hogy az alegység C-terminális régiója is szerepet játszik a gátlás során.

Jellemzők

A troponin izom-összehúzódásban játszott fő szerepe attól függ, hogy képes-e megkötni a kalciumot, mivel ez a fehérje a vázizom vékony szálainak egyetlen alkotóeleme, amely rendelkezik ezzel a tulajdonsággal.

Troponin hiányában a vékony szálak képesek kötődni vastag szálakhoz és összehúzódni, függetlenül az intracelluláris kalciumkoncentrációtól, tehát a troponin célja a tropomyosinnal való összekapcsolódás révén megakadályozni a kalcium hiányában történő összehúzódást.

Így a troponin fontos szerepet játszik az izomlazítás fenntartásában, ha nincs elegendő az intracelluláris kalcium, és az izmok összehúzódásában, amikor az elektromos ideg stimulus lehetővé teszi a kalcium bejutását az izomrostokba.

Hogyan történik ez?

A csontváz és a szív húros izmaiban az izmok összehúzódása a vékony és vastag filamentumok kölcsönhatásának köszönhetően, amelyek egymás felett csúsznak.

Ezen izmok sejtjeiben a kalcium elengedhetetlen az aktin-miozin kölcsönhatás (vékony és vastag szálak) kialakulásához, mivel a miozin aktinkötő helyeit "elrejtik" a tropomyosin és a troponin, amely reagál a kalciumra.

A szarkoplazmás retikulumból származó kalciumionok (az izomrostok endoplazmatikus retikuluma) kötődnek a troponin C alegységéhez, semlegesítik a troponin által közvetített gátlást és kiváltják az izmok összehúzódását.

Az I. alegység által okozott gátlás "semlegesítése" akkor következik be, ha a kalcium a C alegységhez kötődik, amely konformációs változást hoz létre, amely elterjed a három alegység között, és lehetővé teszi azok disszociációját mind az aktin, mind a tropomyosin molekulákból.

Ez a disszociáció a troponin, a tropomyosin és az aktin között felfedi a miozin kötőhelyeit az aktinon. Ezután az utóbbi gömbös fejei kölcsönhatásba léphetnek az aktinrostokkal és az ATP-függő összehúzódást kezdeményezhetik az egyik szálat a másik felett elmozdítva.

Troponin teszt

A troponin az előnyös biomarker a szívbetegségek kimutatására. Ezért a troponin-tesztet széles körben használják egyes szívbetegségek, például akut miokardiális infarktus biokémiai, korai és / vagy megelőző diagnosztizálására.

Számos kezelõ orvos úgy találja, hogy ez a teszt eldönti, hogy mi a teendõ és milyen kezelést kell alkalmazni mellkasi fájdalomban szenvedõ betegek számára.

Általában a troponin T és I alegységek kimutatásával jár, mivel a troponin C izoform a lassan húzódó csontvázizmokban is megtalálható; vagyis nem specifikus a szívre.

Mire alapul a troponin teszt?

A troponin teszt általában immunológiai teszt, amely a troponin T és I alegységeinek szívizoformáit kimutatja. Tehát az a különbség, amely a két izoforma között fennáll.

A troponin I alegység izoformája (cTnI)

A szívizom izomszövetében csak egy troponin I alegység izoform van, amelyet az N-terminális végén egy 32 aminosav poszt-transzlációs "farok" jelenléte jellemez.

Ezt az izoformát olyan specifikus monoklonális antitestek kifejlesztésének köszönhetően detektálják, amelyek nem ismerik fel más nem szívizoformákat, mivel az aminosav farok többé-kevésbé 50% -kal különbözik más izoformák végeitől.

A CTnI nem expresszálódik a sérült szövetekben, hanem a felnőttkori szívszövetre jellemző.

A troponin T alegység izoformája (cTnT)

A troponin T alegység szívizoformáját három különféle génben kódolják, amelyek mRNS-éi alternatív splicingben mehetnek keresztül, melynek eredményeként változó szekvenciájú izoformák képződnek az N- és C-terminálison.

Bár az emberi szívizom 4 TnT izoformát tartalmaz, a felnőttkori szívszövetre csak egy jellemző. Ezt specifikus antitestekkel detektáljuk aminosav-szekvenciájának N-terminális vége ellen.

A szív izoforma T al alegységének "következő generációs" tesztjeiben nagy figyelmet kell fordítani arra a tényre, hogy néhány sérült vázizomszövet képes újra kifejezni ezt az izoformát, így keresztreakció érhető el antitestekkel.

Irodalom

1. Babuin, L. és Jaffe, AS (2005). Troponin: a választott biomarker a szívkárosodás kimutatására. CMAJ, 173 (10), 1191-1202.
2. Collinson, P., Stubbs, P., és Kessler, A.-C. (2003). A szív troponin T, a CK-MB tömeg és a myoglobin diagnosztikai értékének többcentrikus értékelése a feltételezett akut koszorúér szindrómában szenvedő betegek rutin klinikai gyakorlatban történő értékeléséhez. Heart, 89, 280–286.
3. Farah, C. és Reinach, F. (1995). A troponin komplex és az izmok összehúzódásának szabályozása. FASEB, 9, 755–767.
4. Keller, T., Peetz, D., Tzikas, S., Roth, A., Czyz, E., Bickel, C.,… Blankenberg, S. (2009). Érzékeny troponin I vizsgálat az akut miokardiális infarktus korai diagnosztizálásában. A New England Journal of Medicine, 361 (9), 868–877.
5. Ross, M., és Pawlina, W. (2006). Szövettan. Szöveg és atlasz korrelált sejt- és molekuláris biológiával (5. kiadás). Lippincott Williams & Wilkins.
6. Wakabayashi, T. (2015). Az izmok összehúzódásának kalciumszabályozásának mechanizmusa. Szerkezeti alapjának elérése érdekében. Proc. Jpn. Acad. Ser. B, 91, 321-350.