TROPONINĂ: CARACTERISTICI, STRUCTURĂ, FUNCȚII ȘI TEST - BIOLOGIE - 2025

Troponina este denumirea dată unei proteine ​​prezente în mușchiul scheletului și cardiac al vertebratelor, asociată cu filamentele din fibrele musculare și care are funcții în reglarea activității contractile (contracția și relaxarea musculară).

Fibrele musculare sunt celulele care alcătuiesc țesutul muscular, a căror capacitate de contracție se bazează pe interacțiunea dintre unele filamente care sunt ordonate și strâns asociate în interior, ocupând cea mai mare parte a volumului citoplasmatic.

Reprezentarea grafică a elementelor unui filament subțire în fibrele musculare (Sursa: Raul654, prin Wikimedia Commons)

Aceste filamente sunt cunoscute sub numele de miofilamente și există două clase: groase și subțiri. Filamentele groase sunt compuse din molecule de miozină II, în timp ce filamentele subțiri sunt polimeri de actină globulară sau actină G în asociere cu alte două proteine.

Atât actina, cât și miozina se găsesc și în alte celule ale corpului uman și în alte organisme, doar într-o proporție mult mai mică și participând la diferite procese, cum ar fi migrația celulară, exocitoza, în citokineză (în timpul diviziunii celulare) și chiar în trafic vezicular intracelular.

Troponina și tropomiozina sunt cele două proteine ​​asociate cu filamentele subțiri de actină care participă la reglarea proceselor de contracție și relaxare a miofibrilelor celulelor sau fibrelor musculare.

Mecanismele de acțiune prin care aceste două proteine ​​își exercită funcția sunt legate de concentrația intracelulară a calciului. Sistemul de reglare a troponinei este unul dintre cele mai cunoscute sisteme în fiziologia și biochimia contracției musculare scheletice.

Aceste proteine ​​sunt de mare importanță pentru organism. În prezent, se știe sigur că unele cardiomiopatii familiale sau congenitale sunt produsul mutațiilor din secvența genelor care codifică pentru oricare dintre cele două (troponină sau tropomiozină).

caracteristici

Troponina este asociată cu actina din filamentele subțiri ale fibrelor musculare din mușchii scheletici și cardiaci într-un raport stoechiometric de 1 la 7, adică o moleculă de troponină pentru fiecare 7 molecule de actină.

Această proteină, după cum s-a subliniat, se găsește exclusiv în filamentele conținute în miofibrilele fibrelor musculare scheletice și cardiace, și nu în fibrele musculare netede care alcătuiesc mușchii vasculari și viscerali.

Este conceput de unii autori ca proteina reglatoare a tropomiozinei. Astfel, acesta are site-uri de legare pentru interacțiunea cu moleculele de actină, ceea ce îi conferă capacitatea de a-și regla interacțiunea cu miozina filamentelor groase.

În miofilamente, raportul dintre troponină și molecule de tropomiozină este de la 1 la 1, ceea ce înseamnă că pentru fiecare complex de troponină care există există o moleculă de tropomiozină asociată cu aceasta.

Structura

Troponina este un complex proteic format din trei subunități globulare diferite cunoscute sub denumirea de troponină I, troponină C și troponină T, care împreună adaugă până la mai mult sau mai puțin de 78 kDa.

În corpul uman există variante specifice țesuturilor pentru fiecare dintre aceste subunități, care diferă unele de altele, atât la nivel genetic, cât și molecular (în ceea ce privește genele care le codifică), și la nivel structural (în raport cu secvențele lor de aminoacizi).

Reprezentarea uneia dintre subunitățile Troponin (Sursa: Jawahar Swaminathan și personalul MSD la Institutul European de Bioinformatică prin Wikimedia Commons)

Troponina C sau TnC este cea mai mică dintre cele trei subunități și poate una dintre cele mai importante. Are o greutate moleculară de 18 kDa și are site-uri pentru a lega calciul (Ca2 +).

Troponina T sau TnT este cea care are site-urile de legare pentru a ancora complexul celor trei subunități la tropomiozină și are o greutate moleculară de 30 kDa; este cunoscută și subunitatea T sau subunitatea de legare a tropomiozinei.

Troponina I sau TnI, cu puțin mai mult de 180 de reziduuri de aminoacizi, are aceeași greutate moleculară ca troponina T, dar în structura sa are situri speciale pentru a se lega de actină, blocând interacțiunea dintre aceasta din urmă și miozină, care este fenomenul responsabil de contracția fibrelor musculare.

Multe manuale se referă la această subunitate ca subunitate inhibitoare și ca "lipici" molecular între cele trei subunități ale troponinei. Capacitatea sa de a se lega de actină și activitatea sa inhibitoare sunt sporite prin asocierea sa cu tropomiozina, mediată de subunitatea TnT.

S-a demonstrat că, în subunitatea I, regiunea secvenței responsabile de inhibare este definită de o peptidă centrală de 12 resturi de aminoacizi între pozițiile 104 și 115; și că regiunea C-terminal a subunității are, de asemenea, un rol în timpul inhibării.

Caracteristici

Rolul principal al Troponinei în contracția musculară depinde de capacitatea sa de a lega calciul, deoarece această proteină este singura componentă a filamentelor subțiri din mușchiul scheletului care are această proprietate.

În absența troponinei, filamentele subțiri se pot lega de filamentele groase și se contractă, indiferent de concentrația intracelulară de calciu, deci funcția troponinei este de a preveni contracția în absența calciului prin asocierea sa cu tropomiozina.

Astfel, troponina joacă un rol important în menținerea relaxării musculare atunci când nu există suficient calciu intracelular și în contracția musculară când stimulul nervului electric permite calciului să intre în fibra musculară.

Cum se întâmplă asta?

La mușchii striați scheletici și cardiaci, contracția musculară apare datorită interacțiunii dintre filamentele subțiri și groase care alunecă unele peste altele.

În celulele acestor mușchi, calciul este esențial pentru interacțiunea actină-miozină (filamente subțiri și groase), deoarece siturile de legare la actină pentru miozină sunt „ascunse” de acțiunea comună a tropomiozinei și troponina, care este cea care răspunde la calciu.

Ionii de calciu din reticulul sarcoplasmic (reticulul endoplasmatic al fibrelor musculare) se leagă la subunitatea C a troponinei, neutralizând inhibarea mediată de troponină și declanșând contracția musculară.

„Neutralizarea” inhibiției cauzate de subunitatea I apare după legarea calciului la subunitatea C, care generează o schimbare conformațională care se răspândește între cele trei subunități și permite disocierea lor atât de moleculele de actină cât și de tropomiozină .

Această disociere între troponină, tropomiozină și actină relevă situsurile de legătură pentru miozină de actină. Atunci capetele globulare ale acestora din urmă pot interacționa cu fibrele de actină și pot iniția contracția dependentă de ATP prin deplasarea unui filament peste celălalt.

Testul troponinei

Troponina este biomarkerul preferat pentru detectarea leziunilor cardiace. Din acest motiv, testul troponinei este utilizat pe scară largă în diagnosticul biochimic, precoce și / sau preventiv al unor afecțiuni patologice cardiace, cum ar fi infarctul miocardic acut.

Mulți medici tratanți găsesc acest test pentru a ajuta la luarea deciziilor despre ce trebuie să facă și ce tratament trebuie administrat pacienților cu dureri în piept.

În general, este asociată cu detectarea subunităților troponinei T și I, deoarece izoforma troponinei C se găsește și în mușchii scheletici cu twitch lent; adică nu este specific inimii.

Pe ce se bazează testul troponinei?

Testul troponinei este de obicei un test imunologic care detectează izoformele cardiace ale subunităților T și I ale troponinei. Deci, se bazează pe diferențele care există între ambele izoforme.

Izoforma subunității troponinei I (cTnI)

În țesutul muscular miocardic există o singură izoformă a subunității troponinei I, caracterizată prin prezența unei „cozi” post-translaționale de 32 de aminoacizi la capătul său N-terminal.

Această izoformă este detectată datorită dezvoltării anticorpilor monoclonali specifici care nu recunosc alte izoforme non-cardiace, deoarece coada de aminoacizi este mai mult sau mai puțin 50% diferită de capetele altor izoforme.

CTnI nu este exprimat în țesuturile deteriorate, ci este unic țesutului cardiac adult.

Izoforma subunității troponinei T (cTnT)

Izoforma cardiacă a subunității T de troponină este codificată în trei gene diferite, al căror ARNm poate suferi splicing alternativ, rezultând producerea de izoforme cu secvențe variabile la extremitățile N și C.

Deși mușchiul cardiac uman conține 4 izoforme de TnT, doar una este caracteristică țesutului cardiac adult. Acesta este detectat cu anticorpi specifici proiectați împotriva capătului N-terminal al secvenței sale de aminoacizi.

Testele „generație următoare” pentru subunitatea T a izoformului cardiac acordă o atenție deosebită faptului că unele țesuturi musculare scheletice vătămate pot reexprima această izoformă, astfel se poate obține reacția încrucișată cu anticorpii.

Referințe

1. Babuin, L., & Jaffe, AS (2005). Troponina: biomarkerul ales pentru detectarea leziunilor cardiace. CMAJ, 173 (10), 1191-1202.
2. Collinson, P., Stubbs, P., & Kessler, A.-C. (2003). Evaluarea multicentrică a valorii diagnostice a troponinei T cardiace, a masei CK-MB și a mioglobinei pentru evaluarea pacienților cu sindroame coronariene acute suspectate în practica clinică de rutină. Inimă, 89, 280–286.
3. Farah, C., & Reinach, F. (1995). Complexul de troponină și reglarea contracției musculare. FASEB, 9, 755–767.
4. Keller, T., Peetz, D., Tzikas, S., Roth, A., Czyz, E., Bickel, C., … Blankenberg, S. (2009). Testul senzitiv de troponină I în diagnosticul precoce al infarctului miocardic acut. New England Journal of Medicine, 361 (9), 868–877.
5. Ross, M., & Pawlina, W. (2006). Histologie. A Text and Atlas cu corelație celulară și biologie moleculară (ediția a 5-a). Lippincott Williams & Wilkins.
6. Wakabayashi, T. (2015). Mecanismul reglării calciului contracției musculare. În urmărirea bazei sale structurale. Proc. Jpn. Acad. Ser. B, 91, 321-350.