החלבון האלסטי טיטין מורכב מכ- 30,000 חומצות אמינו, מה שהופך אותו לחלבון האנושי הגדול ביותר הידוע. כמרכיב של סרקומרים, היחידה המתכווצת הקטנה ביותר של שרירי השלד והלב, טיטין מספק את החיבור האלסטי בין דיסקיות Z לראשי מיוזין בצורת חוטים. חוטי טיטין נטענים מראש בצורה פסיבית ומוחזרים את חוטי המיאוזין לאחר התכווצות, דבר השווה בערך לפונקציה של קפיץ חזרה נטען מראש של מכונה.
מה זה טיטין?
טיטין הוא חלבון אלסטי ענק יחסית עם מולקולריה מסה של כ -3.6 מיליון דלטונים, המגלמים את מולקולת החלבון האנושית הגדולה ביותר הידועה. המכונה גם חיבור, טיטין הוא מרכיב חשוב בשרירי השלד והלב. כשמתוחים זה בזה, טיטין מולקולות חברו יחד ליצירת חוטי טיטין אלסטיים והחזקו את חוטי המיאוזין במצב הסרקומר, היחידה הכיוונית הקטנה ביותר של השרירים. לאחר התכווצות ובעקבותיה הַרפָּיָה של השריר, הם תומכים במיקום מחדש של חוטים מיוזין על ידי היומרה האלסטית שלהם. במהלך שלב המנוחה של השריר, חוטי הטיטין מספקים מתח שרירים קל מתמשך. על פי כללים תקפים בינלאומיים של "האיגוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית" (IUPAC), חלבונים נקראים על פי חומצות אמינו הם מכילים, כלומר על פי הרצף העיקרי שלהם. כאשר מוחל כלל זה על טיטין, התוצאה היא ראשי תיבות של כמעט 190,000 אותיות שייקח כמה שעות לקריאה.
אנטומיה ומבנה
בתוך סרקומר, חוטי טיטין מספקים את הקשר האלסטי בין חוטי מיוזין מכווצים לבין מה שמכונה דיסקי Z הגובלים בכל סרקומר בשני קצותיו. כל נימה של מיוזין בודדת מחוברת בכל אחד מקצותיה לחוט טיטין, שכל אחד מהם מעוגן לדיסק ה- Z כך שחוטי המיאוזין מוחזקים במקומם על ידי חוטי הטיטין בשלב המנוחה וגם בשלב ההתכווצות. כ -30,000 חומצות אמינו מאורגנים בסך הכל 320 תחומי חלבון. תחומי חלבון מורכבים מרצף של אמינו חומצות שיכולים לפעול ללא תלות בשאר מולקולת החלבון כחלבון עצמאי או פוליפפטיד ולבצע פונקציות פיזיולוגיות. כמה מאות סרקומרים המחוברים סדרתית יוצרים שריר או מיופיבריל, אשר בתורו יוצרים כמה מאות סיבי שריר. תחת מיקרוסקופ האור, אזורי הסרקומרים הבודדים המסודרים במקביל וזה מאחורי השני נראים כצורות רוחביות. בשני המקרים, מימין ומשמאל לדיסקי ה- Z המופיעים כהים, ניתן לראות את מה שמכונה "להקות I" הבהירות יותר, אשר בנוסף לחוטי האקטין מכילות בעיקר את הטיטין האלסטי.
פונקציה ומשימות
פונקציית ההתכווצות של סרקומר, היחידה הפונקציונלית הקטנה ביותר בתוך תא שרירים מפוספס, מסתמכת על חוטים של מיוזין המתקשרים בזמן התכווצות השרירים, מה שגורם לסרקומר להתקצר. כדי להבטיח כי קיצור חוטים מיוזין משפיע על השריר כולו, הם מחוברים משני הצדדים עם חוטים טיטניים, אשר בתורם מעוגנים לדיסקיות ה- Z. משמעות הדבר היא כי חוטי הטיטין יוצרים חיבור אלסטי בין חוטי המיאוזין לבין דיסקיות ה- Z. חוטי הטיטין מספקים סוג של מתח מקדים לשמירה על חוטים של מיוזין במיקום מרכזי בין חוטי האקטין הסובבים אותם, הן במדינות נינוחות והן מכווצות. האלסטיות של טיטין מבטיחה כי הכיווץ ו הַרפָּיָה שלבי השריר אינם עוקבים זה אחר זה בצורה מטלטלת, אלא מואטים וניתן לשלוט בהם טוב יותר מבחינת שליטה מוטורית עדינה. יתר על כן, חוטי הטיטין נוגדים פגיעה בסיבי השריר במהלך חזקים ואלימים מתיחה על ידי "כניעה" אלסטית. בנוסף, חוטי הטיטין מגדילים את המרחק הכולל ששריר יכול לקצר באופן כללי מכיוון שגם חוטי הטיטין מתקצרים בשלב ההתכווצות ומגדילים את אורך מסלול ההתכווצות של הסרקומר. במהלך הַרפָּיָה בשלב השריר, ניתן להשוות את פעולת חוטי הטיטין לעקרון העבודה של קפיץ חוזר בגלל המתח הבסיסי שלהם. האלסטיות של הטיטין תומכת אם כן באופן פסיבי בעבודת השריר האנטגוניסטי, מה שמבטיח באופן עקרוני את הסרקומרים "נמשכים" לאורכם המקורי.
מחלות
מחלות שרירים ותלונות שניתן לייחס לתקלה בחלבון טיטין המבני אינם ידועים. ככל הנראה תחלואת השרירים הידועה ביותר בה ממלא תפקיד גם טיטין כאב שרירים, שכמעט כולם נתקלים בפעם אחת או יותר במהלך חייהם. על פי הממצאים האחרונים, כאב שרירים נגרמת על ידי מיקרו סדקים על דיסקיות ה- Z של הסרקומרים והרס מבני ההחזקה לטיטין ואחרים. חלבונים מְעוּרָב. סביר להניח, האופייני כאב שרירים מגיע מתגובה של תאי השריר למיני-פציעות. נוצרות תגובות דלקתיות כואבות, שאמורות לאפשר תיקון מהיר של הסרקומרים. בקשר לכאב בשרירים, עדיין קיימת דעה שזה נובע מחמצת יתר של השריר עם חומצה לקטית, הנחה שמאז הופרכה. מיאסטניה גרוויס היא מחלה עצבית-שרירית נדירה בה מעורב גם טיטין. זוהי הפרעה בהעברת אותות מוטוריים לתאי שריר. נוגדנים עצמיים לחסום את אצטילכולין קולטנים של לוח הקצה המנוע. נוגדנים עצמיים למקד לרקמות הגוף עצמו או הורמונים. ברוב החולים הסובלים מ מיאסטניה גרביס, נוגדנים כנגד שבר החלבון ניתן לזהות MGT30. זהו פוליפפטיד עם מולקולריה מסה של 30,000 דלטונים הכלולים בטיטין. איתור נוגדנים נגד תשתית של טיטין שימושי ב אבחנה מבדלת של חשד לנוכחות של המחלה האוטואימונית מיאסטניה גרביס.
