Тропомиозин является одним из трех белков , которые являются частью тонких нитей в миофибрилл мышечных клеток поперечно - полосатых скелетных мышцах позвоночных и некоторых беспозвоночных мышечных клеток.
Он в основном связан с актиновыми филаментами в мышечных миофибриллах, но есть сообщения, указывающие на то, что, хотя и в меньшей степени, он также может быть связан с актиновыми филаментами в цитоскелете немышечных клеток.
Атомная модель тропомиоцина (предполагается, что Spid ~ commonswiki (на основании заявлений об авторских правах). Через Wikimedia Commons)
Он был выделен и кристаллизован впервые между 1946 и 1948 годами с использованием протоколов, аналогичных тем, которые использовались несколько лет назад для получения актина и миозина, двух наиболее распространенных белков в миофиламентах.
В клетках скелетных мышц тропомиозин вместе с тропонином составляет дуэт регуляторных белков, который действует как «сенсор» кальция, поскольку его ингибирующая ассоциация с актиновыми волокнами меняется на противоположную после связывания с ионами кальция, которые Они попадают в клетку в ответ на нервные раздражители, непосредственно сокращающиеся.
характеристики
В клетках позвоночных тропомиозин неизменно обнаруживается в составе тонких нитей в миофибриллах мышц, как в поперечно-полосатых, так и в гладких мышцах, где он выполняет регуляторные функции.
Ученые описали тропомиозин как асимметричный белок, довольно устойчивый к нагреванию (термостабильный), полимеризация которого, по-видимому, зависит от ионной концентрации среды, в которой он находится.
Он принадлежит к большому и сложному семейству волокнистых и спиральных белков, широко распространенных среди эукариот. У позвоночных тропомиозины подразделяются на две большие группы:
- высокомолекулярные (от 284 до 281 аминокислот).
- Низкомолекулярные (от 245 до 251 аминокислот).
Все изоформы, если рассматривать их по отдельности, имеют количество аминокислотных остатков, кратное 40. Существуют гипотезы, что каждый из этих «кластеров» аминокислот взаимодействует с мономером G-актина, когда оба белка образуют комплекс. в тонких нитях.
Млекопитающие содержат по крайней мере 20 различных изоформ тропомиозина, кодируемых четырьмя генами, которые экспрессируются через альтернативные промоторы и чьи продукты (мРНК) процессируются посредством альтернативного сплайсинга («сплайсинга»).
Некоторые из этих изоформ имеют дифференциальную экспрессию. Многие из них зависят от ткани и стадии, поскольку некоторые из них обнаруживаются в определенных мышечных тканях, и может случиться так, что они экспрессируются только в определенное время в развитии.
Структура
Тропомиозин представляет собой димерный белок, состоящий из двух скрученных спиралей альфа-полипептида, состоящих из более или менее 284 аминокислотных остатков каждая, с молекулярной массой, близкой к 70 кДа, и длиной более 400 нм.
Поскольку может быть несколько изоформ, их структура может состоять из двух идентичных или двух разных молекул, таким образом, образуя гомодимерный или гетеродимерный белок, соответственно. Они различаются по «силе», с которой они связываются с актиновыми филаментами.
Молекулы тропомиозина, также имеющие нитевидную форму, расположены в областях «бороздок», которые существуют между полимерными цепями G-актина, которые составляют нити F-актина тонких филаментов. Некоторые авторы описывают их ассоциацию как «комплементарность форм» между обоими белками.
Последовательность этого белка задумана как «цепочка» повторяющихся гептапептидов (7 аминокислот), индивидуальные характеристики и свойства которых способствуют стабильной упаковке двух спиралей, составляющих его структуру, и между которыми образуются сайты связывания. для актина.
Объединение волокон тропомиозина и актина происходит в основном за счет электростатических взаимодействий.
N-концевой конец тропомиозина высоко консервативен среди различных мышечных изоформ. Настолько, что восемь из первых девяти остатков идентичны у человека и дрозофилы (плодовая мушка), а 18 из первых 20 N-концевых остатков сохраняются у всех позвоночных.
Характеристики
Тропомиозин и тропонин, как обсуждалось ранее, составляют регуляторный дуэт мышечных сокращений скелетных и сердечных волокон у позвоночных и некоторых беспозвоночных.
Тропонин - это белковый комплекс, состоящий из трех субъединиц, одна из которых отвечает на кальций и связывается с ним, другая - с тропомиозином, а третья - с филаментами актина F.
Каждая молекула тропомиозина связана с комплексом тропонина, который регулирует движения первого.
Когда мышца расслаблена, тропомиозин имеет особую топологию, которая блокирует миозин-связывающие участки на актине, предотвращая сокращение.
Когда мышечные волокна адекватно стимулируются, концентрация внутриклеточного кальция увеличивается, вызывая конформационные изменения тропонина, связанные с тропомиозином.
Конформационное изменение тропонина также вызывает конформационное изменение тропомиозина, которое приводит к «высвобождению» сайтов связывания акта-миозина и позволяет происходить сокращению миофибрилл.
В немышечных клетках, где он обнаружен, тропомиозин, по-видимому, выполняет структурные функции или регулирует морфологию и подвижность клеток.
Тропомиозин как аллерген
Тропомиозин был идентифицирован как один из самых распространенных аллергенных мышечных белков в случаях аллергических реакций, вызванных продуктами животного происхождения.
Он присутствует в мышечных и немышечных клетках как у позвоночных, так и у беспозвоночных. Различные исследования показывают, что аллергические реакции, вызываемые ракообразными, такими как креветки, крабы и лобстеры, являются результатом «обнаружения» их эпитопов с помощью иммуноглобулинов в сыворотке гиперчувствительных аллергических пациентов.
Считается, что этот белок ведет себя как перекрестно-реактивный аллерген, поскольку пациенты, страдающие аллергией, например, на креветок, также имеют аллергию на других ракообразных и моллюсков, которые имеют белок с аналогичными характеристиками.
Ссылки
- Аюсо, GRR, и Лерер, С.Б. (1999). Тропомиозин: паналлерген беспозвоночных. Международный журнал аллергии и иммунологии, 119, 247–258.
- Домингес, Р. (2011). Тропомиозин: взгляд привратника на актиновую нить. Биофизический журнал, 100 (4), 797–798.
- Фарах К. и Рейнах Ф. (1995). Комплекс тропонинов и регуляция мышечного сокращения. FASEB, 9, 755–767.
- Филлипс, Дж. Н., Наполнители, Дж. П. и Коэн, К. (1986). Кристаллическая структура тропомиозина и регуляция мышц. Журнал молекулярной биологии, 192, 111–131.
- Росс, М., и Павлина, В. (2006). Гистологии. Текст и Атлас с коррелированной клеточной и молекулярной биологией (5-е изд.). Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.