טרופומיוזין

החלבון טרופומיוזין מופיע בעיקר בשרירים המופשטים ומשתתף בהתכווצות שרירים. מוטציות גנטיות יכולות להשפיע על מבנה מולקולות הטרופומיוזין המיוצרות ובכך לגרום למספר מחלות - כולל צורות שונות של קרדיומיופתיה, כמו גם ארתרוגפריוזיס מולפקס קונגניטה ומיאופתיה של נמלין.

מהו טרופומיוזין?

טרופומיוזין הוא חלבון שנמצא בגוף האדם בעיקר בשרירי השלד. הביוכימאי קנת ביילי תיאר לראשונה את החלבון בשנת 1946. שריר בודד מורכב מצרורות סיבי שרירים רבים, שבתורם מורכבים מסיבי השריר.

כל סיב אינו מורכב מתאי שריר יחידים ומוגדרים בבירור, אלא מרקמה עם גרעינים תאיים רבים. בתוך יחידות אלה מייפיביברים מייצגים סיבים עדינים; החלקים הרוחביים שלהם נקראים סרקומרים. סרקומר מורכב משני סוגים של גדילים הנדחפים זה לזה לסירוגין, כמו ציוד או רוכסן. חלק מהגדילים הללו הם מיוזין, האחרים הם קומפלקס של אקטין וטרופומיוזין. במולקולות אקטין מורכבות זו יוצרים שרשרת עבה שסביבה נפצעים שני גדילי טרופומיוזין.

אנטומיה ומבנה

טרופומיוזין מורכב משני חלקים: α ו- β. לשני אבני הבניין יש בסך הכל 568 חומצות אמינו, מהן 284 α- טרופומיוזין ו- 284 β- טרופומיוזין. חומצות אמינו אלו מתיישרות בשורה ויוצרות שרשראות ארוכות לפני שהן סוף סוף מתחברות יחד ליצירת מקרומולקולה בצורת מוט.

רצף חומצות האמינו ומבנה החלבון נקבעים גנטית; אצל בני אדם הגנים הבאים אחראים לכך: TPM1 בכרומוזום ה -15, TPM2 בכרומוזום ה -9, TPM3 בכרומוזום הראשון ו- TMP4 בכרומוזום ה -19. גדיל הטרופומיוזין (עם שתי יחידות המשנה) מתפתל סביב חוטי האקטין העבים יותר בשרירי השלד המפוסלים. גם טרופונין, חלבון נוסף, מחובר אליו.

פונקציה ומשימות

טרופומיוזין נדרש לשריר השלד להתכווץ. כאשר דחף עצבי מגיע לשריר, הגירוי החשמלי מתפשט תחילה דרך הסרקולמה ובתולי ה- T ובסופו של דבר מוביל לשחרור יוני סידן בתכנית הרקופלסמה.

היונים נקשרים באופן זמני לטרופונין שנמצא על גדיל הטרופומיוזין. כתוצאה מכך יוני הסידן משנים את התכונות הפיזיקליות של המולקולה. הטרופונין נעה מעט על פני השטח ובכך מתרחק מהמקומות אליהם יכול מיוזין גם להיקשר. מיוזין יוצר את הסיבים המשלימים למתחם האקטין / טרופומיוזין. בסוף נימת המיוזין ישנם שני ראשים כביכול. ראשי המיוזין יכולים להיקשר לאזורים של נימת האקטין שכבר אינם תפוסים על ידי טרופונין.

לאחר שעגנו על הסיב, ראשי המיוזין מתקפלים ודוחפים את עצמם בין חוטי האקטין / טרופומיוזין, מה שמקצר את סרקומר. יחד עם זאת, התהליך הזה מתרחש לא רק בסרקומר אחד, אלא ברבים. סרקומרים מכווצים רבים גורמים לפיכך לסיבי השריר, ובכך לשריר בכללותו להתכווץ. לעתים קרובות, אות עצב ממריץ כמה מאות סיבי שריר. ההשפעה הפלסטית של אדנוזין טריפוספט (ATP) מאפשרת לראש המיוזין להתנתק מהאקטין.

התכווצות השרירים החלקים שונה במקצת. שרירים חלקים מקיפים איברים בבני אדם או נמצאים בדפנות כלי הדם. זה יכול להתכווץ יותר מאשר שרירים מפוספסים. בעוד שלשרירי השלד מבנה מפוספס, השרירים החלקים יוצרים משטח שטוח המורכב מתאים בודדים. בנוסף לאקטין וטרופומיוזין, לשרירים החלקים יש קלדסמון וקלמודולין, שני חלבונים נוספים, שהאינטראקציה שלהם משפיעה על המתח בשרירים. טרופומיוזין פועל בעיקר על קלמודולין.

בנוסף, טרופומיוזין ממלא תפקיד גם בתהליכים ביולוגיים אחרים. לדוגמה, נראה כי הדבר משפיע על כריכת האקטין בציטוס שלד ומשפיע על חלוקת התאים.

מחלות

מחלה אחת שעשויה להיות קשורה לטרופומיוזין היא קרדיומיופתיה היפרטרופית. זוהי מחלת לב בה מעבים הסרקומרים (חלקים מסיבי השריר), המשפיעים גם על עובי סיבי השריר בכללותו.

כתוצאה מכך עלולים להתפתח תסמינים כמו תחושת לחץ בחזה, סחרחורת, קוצר נשימה, סינקופ והתקפי תעוקת לב. במקרה זה הם חוזרים לבעיות תפקודיות של שריר הלב. הגורם השכיח ביותר (40–60%) לקרדיומיופתיה היפרטרופית נמצא בגנים: שינויים (מוטציות) גורמים לטעויות בקוד הגנטי ובהתאם לסינתזה לא נכונה של חלבונים. זה יכול להשפיע גם על החלבונים השונים המרכיבים סיבי שריר.

בקרדיומיופתיה מגבילה, שריר הלב הופך להתקשה. הסיבה היא עודף של רקמת חיבור. קרדיומיופתיה מגבילה מביאה לאי ספיקת לב המאופיינת בדרך כלל בהפרעות נשימה, בצקת, שיעול יבש, עייפות, תשישות, סחרחורת, סינקופ, דפיקות לב והפרעות עיכול שונות. הסובלים מהנפגעים פחות מבולבלים, סובלים מבעיות זיכרון או מביצועים קוגניטיביים לקויים. קרדיומיופתיה מורחבת יכולה לנבוע גם משגיאה בגנים הטרופומיוזינים.

כאשר מחלת לב זו מתבטאת, לרוב היא קשורה לאי ספיקת לב עולמית ו / או אי ספיקת לב שמאלית. בנוסף, יכולות להופיע הפרעות נשימה, תסחיפים והפרעות קצב לב. שתי מחלות נוספות שיכולות להיות קשורות לטרופומיוזין ומבוססות בחלקן על מוטציות הן מיופתיה של נמלין, בהן ניתן לפגוע בשרירים במובנים רבים, ו arthrogryposis multiplex congenita, בו המפרקים מתקשחים. עם זאת, לכל המחלות הללו יכולות להיות גם סיבות אחרות: מוטציות בגנים הטרופומיוזינים הן רק אפשרות אחת.