טרופומיוזין: מבנה, תפקוד ומחלות

החלבון טרופומיוזין נמצא בעיקר בשריר מפוספס ומשתתף בכיווץ שרירים. מוטציות גנטיות יכולות להשפיע על מבנה הטרופומיוזין מולקולות מיוצר, וגורם למספר מחלות, כולל צורות שונות של קרדיומיופתיה כמו גם ארתרופוזיס מרובה מולדת ומיופתיה של נמלין.

מהו טרופומיוזין?

טרופומיוזין הוא חלבון המצוי בגוף האדם בעיקר בשרירי השלד. הביוכימאי קנת ביילי תיאר לראשונה את החלבון בשנת 1946. שריר יחיד מורכב מרבים סיב שריר צרורות, שבתורם מורכבים מסיבי השריר. כל סיב אינו מורכב מתא שריר בודד שתוחם בבירור, אלא מרקמה עם גרעיני תאים רבים. בתוך יחידות אלה, מיופיברילים מייצגים סיבים עדינים יותר; החתכים שלהם נקראים סרקומרים. סרקומר מורכב משני סוגים של קווצות המשולבות לסירוגין, כמו בציוד או ברוכסן. חלק מהגדילים הללו הם מיוזין, והאחרים הם קומפלקס של אקטין וטרופומיוזין. במתחם זה, אקטין מולקולות יוצרים שרשרת עבה יותר שסביבם מתפתלים שני גדילי טרופומיוזין.

אנטומיה ומבנה

הטרופומיוזין מורכב משני חלקים: α ו- β. שני אבני הבניין מונה 568 סה"כ חומצות אמינו, מתוכם 284 הם α-tropomyosin ו- 284 הם β-tropomyosin. אלה חומצות אמינו כל שורה למעלה ויוצרים שרשראות ארוכות, ובסופו של דבר מתחברים יחד ליצירת מקרומולקולה בצורת מוט. הרצף של חומצות אמינו ומבנה החלבון נקבע גנטית; בבני אדם, הגנים הבאים אחראים לכך: TPM1 על הכרומוזום ה -15, TPM2 על הכרומוזום ה -9, TPM3 על הכרומוזום הראשון ו- TMP4 על הכרומוזום ה -19. קווצת הטרופומיוזין (עם שתי יחידות המשנה) מתפתלת סביב חוטי האקטין העבים בשריר השלד המפוספס. מצורף אליו גם הוא טרופונין, חלבון נוסף.

פונקציה ותפקידים

טרופומיוזין נדרש להתכווצות שריר השלד. כאשר דחף עצבי מגיע לשריר, הגירוי החשמלי מתפשט תחילה דרך הסרקולמה וצינוריות ה- T, ובסופו של דבר מוביל לשחרור של סידן יונים ברשתית הסרקופלזמית. היונים נקשרים במהירות טרופונין, שנמצא על גדיל הטרופומיוזין. כתוצאה מכך, סידן יונים משנים את התכונות הפיזיקליות של המולקולה. ה טרופונין זז מעט על פני השטח ובכך מתרחק מהאתרים שבהם מיוזין יכול גם להיקשר. מיוזין יוצר את הסיבים המשלימים למתחם האקטין / טרופומיוזין. בקצה נימת המיאוזין יש שני ראשים כביכול. ראשי המיוזין יכולים להיקשר לאתרי נימת האקטין שכיום אינם תפוסים על ידי טרופונין. לאחר העגינה לסיבים, ראשי המיאוזין מתהפכים, ובכך דוחפים את עצמם בין חוטי האקטין / טרופומיוזין, מה שמקצר את הסרקומר. יחד עם זאת, תהליך זה מתרחש לא רק בסרקומר אחד, אלא ברבים. הסרקומרים הרבים הנדבקים גורמים אפוא ל סיב שריר, וכך השריר בכללותו, להתכווץ. בתהליך זה, אות עצב אחד מרגיז לעיתים קרובות כמה מאות סיבי שריר. אפקט הריכוך של אדנוזין טריפוספט (ATP) מאפשר את המיוזין ראש להתנתק מהאקטין שוב. כיווץ השריר החלק שונה במקצת. אצל בני אדם, שריר חלק מקיף איברים או מופיע בדפנות דם כלי. זה יכול להתכווץ חזק יותר מאשר שרירים מפוספסים. בעוד שלשריר השלד יש מבנה מפוספס, שריר חלק מהווה משטח ישר המורכב מתאים בודדים. בנוסף לאקטין וטרופומיוזין, לשריר החלק יש שני אחרים חלבונים, קלדמון וקלמודולין, אשר האינטראקציה שלהם משפיעה על מתח השרירים. טרופומיוזין פועל בעיקר על קלמודולין. בנוסף, טרופומיוזין ממלא תפקיד גם בתהליכים ביולוגיים אחרים. לדוגמא, נראה כי הוא משפיע על קשירת האקטין בשלד הציטו ויש לו השפעה על חלוקת התאים.

מחלות

מחלה אחת שעלולה להיות קשורה לטרופומיוזין היא היפרטרופית קרדיומיופתיה. זה לֵב מחלה שבה הסרקומרים (קטעים בסיבי השריר) מעובים, מה שמשפיע גם על העובי הכללי של סיבי השריר. כתוצאה מכך, תסמינים כמו תחושת לחץ חזה, סְחַרחוֹרֶת, קוצר נשימה, סינקופה ו אנגינה התקפי חזה עלולים להתפתח. במקרה זה, הם נובעים מבעיות תפקודיות של לֵב שְׁרִיר. הגורם השכיח ביותר (40-60%) להיפרטרופיה קרדיומיופתיה נמצא בגנים: שינויים (מוטציות) עוֹפֶרֶת לטעויות בקוד הגנטי ובהתאם לסינתזה לקויה של חלבונים. זה יכול להשפיע גם על השונים חלבונים זֶה לפצות סיבי שריר. בקרדיומיופתיה מגבילה, יש התקשות של לֵב שְׁרִיר. הסיבה היא עודף של רקמת חיבור. קרדיומיופתיה מגבילה מובילה ל אי ספיקת לב, המאופיין בדרך כלל ב נשימה בעיות, בצקת, יבשה שיעול, עייפות, תשישות, סְחַרחוֹרֶת, סינקופה, דפיקות לב ושונות בעיות עיכול. פחות נפוץ, אנשים מושפעים מבולבלים, סובלים מ זיכרון בעיות או מגבלות בביצועים הקוגניטיביים. קרדיומיופתיה מורחבת עלולה לנבוע גם מפגם בגנים הטרופומיוזין. אם מחלת לב זו באה לידי ביטוי, היא מלווה לעיתים קרובות בכל העולם אי ספיקת לב ו / או אי ספיקת לב שמאלית מתקדמת. בנוסף, הפרעות נשימה, תסחיפים, ו הפרעות בקצב הלב עשוי להתברר. שתי הפרעות נוספות העשויות להיות קשורות לטרופומיוזין, שחלקן מבוססות על מוטציות, הן מיופתיה של נמלין, בהן השרירים עשויים להיות מושפעים במגוון דרכים, ו- arthrogryposis multiplex congenita, בהם המפרקים לְהַקְשִׁיחַ. עם זאת, כל ההפרעות הללו עשויות לנבוע מסיבות אחרות; מוטציות בגנים הטרופומיוזין מייצגות אפשרות אחת בלבד.