טרופונין: מאפיינים, מבנה, פונקציות ובדיקה - ביולוגיה - 2025

טרופונין הוא השם שניתן לחלבון הקיים בשריר השלד והלב של חוליות, הקשורים לחוטים בסיבי השריר, ואשר יש לו תפקידים בוויסות פעילות התכווצות (התכווצות שרירים והרפיה).

סיבי השריר הם התאים המרכיבים רקמת שריר, שיכולת ההתכווצות שלהם מבוססת על האינטראקציה בין חוטים המסודרים ומקושרים מקרוב בפנים, ותופסים את מרבית הנפח הציטופלזמטי.

ייצוג גרפי של יסודות נימה דקה בסיבי שריר (מקור: Raul654, באמצעות Wikimedia Commons)

חוטים אלו מכונים פיליפינים (myofilaments) ושני שיעורים: עבה ורזה. החוטים העבים מורכבים ממולקולות מיוזין II ואילו החוטים הדקים הם פולימרים של אקטין כדורי או G אקטין בשיתוף עם שני חלבונים נוספים.

גם אקטין וגם מיוזין נמצאים גם בתאים אחרים בגוף האדם ובאורגניזמים אחרים, רק בחלק קטן בהרבה ומשתתפים בתהליכים שונים כמו נדידת תאים, אקזיטוזיס, בציטוקינזיס (במהלך חלוקת תאים) ואפילו ב תנועה שלפוחית ​​תוך תאית.

טרופונין וטרופומיוזין הם שני החלבונים הקשורים לחוטי האקטין הדקים שמשתתפים בוויסות תהליכי ההתכווצות וההרפיה של מיופיברילים של תאי שריר או סיבים.

מנגנוני הפעולה דרכם מפעילים שני חלבונים אלה את תפקידם קשורים לריכוז הסידן התוך תאי. מערכת הרגולציה של הטרופונין היא אחת המערכות הידועות ביותר בפיזיולוגיה ובביוכימיה של התכווצות שרירי השלד.

לחלבונים אלה חשיבות רבה לגוף. נכון לעכשיו, ידוע בוודאות שכמה קרדיומיופתיות משפחתיות או מולדות הן תוצר של מוטציות ברצף הגנים המקודדים לאחד מהשניים (טרופונין או טרופומיוזין).

מאפיינים

טרופונין קשור לאקטין בחוטים הדקים של סיבי שריר בשלד ובשריר לב ביחס סטואו-מטרי של 1 עד 7, כלומר מולקולה אחת של טרופונין לכל 7 מולקולות של אקטין.

חלבון זה, כפי שהודגש, נמצא אך ורק בחוטים המצויים בתוך שריר השלד והסיבי השריר הפשטי שלד, ולא בסיבי השריר החלקים המרכיבים את שרירי כלי הדם והקרביים.

הוא הגה על ידי חלק מהמחברים כחלבון הרגולטור של הטרופומיוזין. כמו זה, יש לו אתרי קשירה לאינטראקציה עם מולקולות אקטין, מה שנותן לו את היכולת לווסת את האינטראקציה שלו עם מיוזין של החוטים העבים.

במצעי המפרקים, היחס בין מולקולות טרופונין לטרופומיוזין הוא 1 ל- 1, מה שאומר שלכל קומפלקס טרופונין שקיים קיימת מולקולת טרופומיוזין הקשורה אליו.

מִבְנֶה

טרופונין הוא קומפלקס חלבון המורכב משלוש תת-יחידות כדוריות שונות המכונות טרופונין I, טרופונין C וטראופונין T, אשר יחד מסתכמות בכ- 78 kDa פחות או יותר.

בגוף האדם ישנם גרסאות ספציפיות לרקמות לכל אחת מהיחידות המשונות הללו, אשר נבדלות זו מזו הן ברמה הגנטית והמולקולרית (ביחס לגנים המקודדים אותם), והן ברמה המבנית (ביחס לרצפי חומצות האמינו שלהם).

ייצוג של אחת מיחידות המשנה של טרופונין (מקור: ג'ווהאר סוומינתן וצוות MSD במכון הביואינפורמטיקה האירופי באמצעות ויקימדיה Commons)

טרופונין C או TnC הוא הקטן מבין שלוש יחידות המשנה ואולי אחד החשובים ביותר. יש לו משקל מולקולרי של 18 kDa ויש לו אתרים לקשירת סידן (Ca2 +).

טרופונין T או TnT הוא זה שיש לו את אתרי הכריכה לעגן את המתחם של שלוש יחידות המשנה לטרופומיוזין ובעל משקל מולקולרי של 30 kDa; זה ידוע גם בשם יחידת משנה T או תת יחידת מחייבת טרופומיוזין.

לטרופונין I או TnI, עם מעט יותר מ -180 שאריות חומצות אמיניות, יש משקל מולקולרי זהה לזה של טרופונין T, אך במבנה שלו יש את האתרים המיוחדים לקשירת אקטין, וחוסמים את האינטראקציה בין האחרון למיוזין, שהוא התופעה האחראית להתכווצות סיבי השריר.

ספרי לימוד רבים מתייחסים לתת-היחידה הזו כאל תת-היחידה המעכבת וכאל "הדבק" המולקולרי בין שלוש יחידות-הטרופונין. יכולתו לקשור לאקטין ופעילותו המעכבת משופרים על ידי הקשר שלו לטרופומיוזין, בתיווך יחידת המשנה TnT.

הוכח כי, ביחידה משנה 1, אזור הרצף האחראי על עיכוב מוגדר על ידי פפטיד מרכזי של 12 שאריות חומצות אמיניות בין עמדות 104 ו -115; וכי לאזור הטרמינלי C של יחידת המשנה יש גם תפקיד בזמן עכבה.

מאפיינים

תפקידה העיקרי של טרופונין בהתכווצות שרירים תלוי ביכולתו לקשור סידן, מכיוון שחלבון זה הוא המרכיב היחיד בחוטים הדקים בשריר השלד שיש לו תכונה זו.

בהיעדר טרופונין, חוטים דקים מסוגלים להיקשר לחוטים עבים ולהתכווץ, ללא קשר לריכוז הסידן התוך תאי, ולכן תפקידו של הטרופונין הוא למנוע התכווצות בהיעדר סידן דרך הקשר שלו לטרופומיוזין.

לפיכך, טרופונין ממלא תפקיד חשוב בשמירה על הרפיה של השרירים כשאין מספיק סידן תוך-תאי, וכיווץ שרירים כאשר גירוי העצב החשמלי מאפשר לסידן להיכנס לסיבי השריר.

איך זה קורה?

בשרירים מופשטים שלד ולב, התכווצות שרירים מתרחשת עקב האינטראקציה בין חוטים דקים ועבים המחליקים זה על זה.

בתאי שרירים אלה סידן חיוני בכדי להתרחש אינטראקציה בין אקטין-מיוזין (חוטים דקים וסמיכים), מכיוון שאתרי הכריכה של האקטין למיוזין "מוסתרים" על ידי הפעולה המשותפת של טרופומיוזין ו טרופונין, שהוא זה שמגיב לסידן.

יוני סידן מהרטיקולום הסרקופלמזי (הרטיקול האנדופלמזי של סיבי שריר) נקשרים ליחידת המשנה C של טרופונין, ומנטרלים את המעצורים בתיווך הטרופונין ומפעילים את התכווצות השרירים.

"נטרול" העצירה הנגרמת על ידי יחידת משנה I מתרחש לאחר קשירת הסידן ליחידה C, המייצרת שינוי קונפורמטיבי שמתפשט בין שלוש יחידות המשנה ומאפשר את ניתוקם ממולקולות אקטין וגם של טרופומיוזין. .

ניתוק זה בין טרופונין, טרופומיוזין ואקטין חושף את אתרי הכריכה של מיוזין על אקטין. לאחר מכן, הראשים הכדוריים של האחרונים יכולים לקיים אינטראקציה עם סיבי אקטין וליזום התכווצות תלויה ב- ATP על ידי תזוזה של נימה אחת על השנייה.

בדיקת טרופונין

טרופונין הוא הסמן הביולוגי המועדף לגילוי נגעי לב. מסיבה זו, מבחן טרופונין נמצא בשימוש נרחב באבחון ביוכימי, מוקדם ו / או מונע של כמה מצבים פתולוגיים לבביים כמו אוטם שריר הלב.

בדיקה זו נמצאת על ידי רופאים רבים המטפלים כמסייעת בקבלת החלטות מה לעשות ומה הטיפול שיש לתת לחולים עם כאבים בחזה.

בדרך כלל זה קשור לגילוי יחידות תת-טרופונין T ו- I, מכיוון שאיזופורם טרופונין C נמצא גם בשרירי השלד האיטיים. כלומר, זה לא ספציפי ללב.

על מה מתבססת בדיקת הטרופונין?

בדיקת הטרופונין היא בדרך כלל בדיקה אימונולוגית המאתרת את האיזופורמים הלבביים של יחידות ה- T ו- I של הטרופונין. אז זה מבוסס על ההבדלים שקיימים בין שתי איזופורמות.

איזופורם של יחידת המשנה של טרופונין I (cTnI)

ברקמת שריר שריר הלב יש רק איזופורם אחד של תת-יחידת טרופונין I, המאופיין בנוכחות "זנב" שלאחר התרגום של 32 חומצות אמינו בקצה ה- N שלו.

איזופורם זה מתגלה בזכות התפתחותם של נוגדנים מונוקלוניים ספציפיים שאינם מזהים איזופורמים אחרים שאינם לבביים, מכיוון שזנב חומצות האמינו שונה פחות או יותר 50% מקצות האיזופורמים האחרים.

CTnI אינו בא לידי ביטוי ברקמות פגומות, אך הוא ייחודי לרקמות לב מבוגרים.

איזופורם של יחידת המשנה T טרופונין (cTnT)

האיזופורם הלבבי של יחידת המשנה T טרופונין מקודד בשלושה גנים שונים, כאשר ה- mRNA שלהם יכולים לעבור שחבור חלופי וכתוצאה מכך הם מייצרים איזו-פורמים עם רצפים משתנים ב- N- ו- C-termini.

למרות שריר הלב האנושי מכיל 4 איזופורמות של TnT, רק אחת מאפיינת רקמת לב בוגרת. זה מתגלה עם נוגדנים ספציפיים המיועדים כנגד הקצה ה- N- הסופי של רצף חומצות האמינו שלו.

בדיקות "הדור הבא" עבור תת היחידה T של איזו-פורום לב לשים לב לעובדה שרקמת שריר שלד פגועה יכולה לבטא מחדש איזופורם זה, וכך ניתן לקבל תגובות צולבות עם נוגדנים.

הפניות

1. Babuin, L., & Jaffe, AS (2005). טרופונין: הסמן הביולוגי שבחרת לגילוי פגיעה לבבית. CMAJ, 173 (10), 1191-1202.
2. קולינסון, פ., סטאבס, פ, וקסלר, A.-C. (2003). הערכה רב-מרכזית של הערך האבחוני של טרופונין T לבבי, מסת CK-MB ומיוגלובין להערכת חולים עם חשד לתסמונות כליליות חריפות בתרגול קליני שגרתי. לב, 89, 280–286.
3. Farah, C., and Reinach, F. (1995). קומפלקס הטרופונין ויסות התכווצות שרירים. FASEB, 9, 755–767.
4. קלר, ט, פץ, ד, ציקאס, ש, רוט, א, ציז, א, ביקל, סי, … בלנקנברג, ש (2009). טרופונין רגיש I מבחני אבחון מוקדם של כריתת שריר לב חריפה. כתב העת לרפואה של ניו אינגלנד, 361 (9), 868–877.
5. רוס, מ 'ופאולינה, וו. (2006). היסטולוגיה. טקסט אטלס עם ביולוגיה מולקולרית של תא ותאים (מהדורה חמישית). ליפינקוט וויליאמס ווילקינס.
6. Wakabayashi, T. (2015). מנגנון ויסות הסידן של התכווצות השרירים. במרדף אחר הבסיס המבני שלו. פרוק. Jpn. אקד. סר 'ב', 91, 321-350.