تروبوميوسين

البروتين تروبوميوسين يحدث في المقام الأول في العضلات المخططة ويشارك في تقلص العضلات. يمكن أن تؤثر الطفرات الجينية على بنية جزيئات التروبوميوسين المنتجة وبالتالي تسبب عددًا من الأمراض - بما في ذلك أشكال مختلفة من اعتلال عضلة القلب ، بالإضافة إلى إعوجاج المفاصل الخلقي المتعدد والاعتلال العضلي النيمالي.

ما هو تروبوميوسين؟

التروبوميوسين هو بروتين موجود في جسم الإنسان بشكل أساسي في عضلات الهيكل العظمي. وصف عالم الكيمياء الحيوية كينيث بيلي البروتين لأول مرة في عام 1946. تتكون العضلة الواحدة من العديد من حزم الألياف العضلية ، والتي تتكون بدورها من ألياف العضلات.

لا تتكون كل ليف من خلية عضلية واحدة محددة بوضوح ، ولكن من نسيج به العديد من نوى الخلية. ضمن هذه الوحدات ، تمثل اللييفات العضلية أليافًا أدق ؛ تسمى أقسامها المستعرضة قسيم عضلي. يتكون القسيم العضلي من نوعين من الخيوط التي يتم دفعها بالتناوب إلى بعضها البعض ، مثل ترس أو سحاب. بعض هذه الخيوط هي الميوسين ، والبعض الآخر مركب من الأكتين والتروبوميوسين. في هذا المركب ، تشكل جزيئات الأكتين سلسلة سميكة يلتف حولها خيطان من التروبوميوسين.

التشريح والهيكل

يتكون التروبوميوسين من جزأين: α و. تحتوي الكتلتان الأساسيتان على إجمالي 568 من الأحماض الأمينية ، منها 284 حمض ألفا تروبوميوسين و 284 نوع بيتا تروبوميوسين. تصطف هذه الأحماض الأمينية في صف واحد وتشكل سلاسل طويلة قبل أن تنضم أخيرًا معًا لتشكيل جزيء ضخم على شكل قضيب.

يتم تحديد تسلسل الأحماض الأمينية وهيكل البروتين وراثيا ؛ في البشر ، الجينات التالية مسؤولة عن ذلك: TPM1 على الكروموسوم الخامس عشر ، TPM2 على الكروموسوم التاسع ، TPM3 على الكروموسوم الأول و TMP4 على الكروموسوم التاسع عشر. يلتف خيط التروبوميوسين (مع كلتا الوحدتين الفرعيتين) حول خيوط الأكتين السميكة في العضلات الهيكلية المخططة. التروبونين ، بروتين آخر ، مرتبط به أيضًا.

الوظيفة والمهام

التروبوميوسين مطلوب لتقلص عضلات الهيكل العظمي. عندما يصل الدافع العصبي إلى العضلة ، ينتشر التحفيز الكهربائي في البداية من خلال غمد الليف العضلي والأنابيب التائية ويؤدي في النهاية إلى إطلاق أيونات الكالسيوم في الشبكة الساركوبلازمية.

ترتبط الأيونات مؤقتًا بالتروبونين الموجود على خيط التروبوميوسين. نتيجة لذلك ، تغير أيونات الكالسيوم الخصائص الفيزيائية للجزيء. يتحول التروبونين قليلاً على السطح وبالتالي يبتعد عن الأماكن التي يمكن أن يرتبط بها الميوسين أيضًا. يشكل الميوسين الألياف التكميلية لمركب الأكتين / التروبوميوسين. يوجد في نهاية خيوط الميوسين رأسان مزعومان. يمكن أن ترتبط رؤوس الميوسين بمناطق خيوط الأكتين التي لم يعد يشغلها التروبونين.

بعد الالتحام على الألياف ، تنثني رؤوس الميوسين وتدفع نفسها بين خيوط الأكتين / التروبوميوسين ، مما يقصر القسيم العضلي. في الوقت نفسه ، تحدث هذه العملية ليس فقط في قسيم عضلي واحد ، ولكن في كثير من الحالات. ولذلك تتسبب الأورام اللحمية المتعاقد عليها العديدة في تقلص الألياف العضلية وبالتالي تقلص العضلات ككل. غالبًا ما تحفز الإشارة العصبية عدة مئات من ألياف العضلات. إن التأثير الملدن لثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP) يمكّن رأس الميوسين من فصل نفسه عن الأكتين.

يختلف تقلص العضلات الملساء إلى حد ما. تحيط العضلات الملساء بأعضاء الإنسان أو توجد في جدران الأوعية الدموية. يمكن أن ينقبض أكثر من العضلات المخططة. في حين أن العضلات الهيكلية لها بنية مخططة ، فإن العضلات الملساء تشكل سطحًا مستويًا يتكون من خلايا فردية. بالإضافة إلى الأكتين والتروبوميوسين ، تحتوي العضلات الملساء على كالديسمون وكالودولين ، وهما بروتينان آخران يؤثر تفاعلهما على التوتر في العضلات. يعمل التروبوميوسين في المقام الأول على الكالمودولين.

بالإضافة إلى ذلك ، يلعب التروبوميوسين أيضًا دورًا في العمليات البيولوجية الأخرى. على سبيل المثال ، يبدو أنه يؤثر على ارتباط الأكتين في الهيكل الخلوي وله تأثير على انقسام الخلية.

الأمراض

أحد الأمراض التي قد تكون مرتبطة بالتروبوميوسين هو اعتلال عضلة القلب الضخامي. هو مرض قلبي تتكاثف فيه الأورام اللحمية (أجزاء من ألياف العضلات) ، مما يؤثر أيضًا على سمك الألياف العضلية ككل.

نتيجة لذلك ، قد تتطور أعراض مثل الإحساس بالضغط في الصدر ، والدوخة ، وضيق التنفس ، والإغماء ، ونوبات الذبحة الصدرية. في هذه الحالة ، يعودون إلى المشاكل الوظيفية لعضلة القلب. يكمن السبب الأكثر شيوعًا (40-60٪) لاعتلال عضلة القلب الضخامي في الجينات: تؤدي التغييرات (الطفرات) إلى أخطاء في الشفرة الجينية ، وبالتالي إلى التركيب غير الصحيح للبروتينات. يمكن أن يؤثر هذا أيضًا على البروتينات المختلفة التي تتكون منها ألياف العضلات.

في اعتلال عضلة القلب المقيد ، تصبح عضلة القلب صلبة. السبب هو زيادة النسيج الضام. يؤدي اعتلال عضلة القلب المقيد إلى فشل القلب ، والذي يتميز عادةً باضطرابات التنفس ، والوذمة ، والسعال الجاف ، والتعب ، والإرهاق ، والدوخة ، والإغماء ، والخفقان ، وعسر الهضم المتنوع. الأشخاص المصابون هم أقل عرضة للارتباك ، أو يعانون من مشاكل في الذاكرة أو ضعف في الأداء الإدراكي. يمكن أن يكون اعتلال عضلة القلب التوسعي ناتجًا أيضًا عن خطأ في جينات التروبوميوسين.

عندما يظهر مرض القلب هذا ، فإنه غالبًا ما يرتبط بفشل القلب الشامل و / أو قصور القلب الأيسر التدريجي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تظهر اضطرابات التنفس والانسداد وعدم انتظام ضربات القلب. هناك مرضان آخران يمكن أن يكونا مرتبطين بالتروبوميوسين ويعتمدان جزئيًا على الطفرات ، وهما الاعتلال العضلي النيمالين ، حيث يمكن أن تتضرر العضلات بطرق عديدة ، والتليف المفصلي الخلقي المتعدد ، حيث تصلب المفاصل. ومع ذلك ، يمكن أن يكون لكل هذه الأمراض أسباب أخرى ؛ الطفرات في جينات التروبوميوسين هي احتمال واحد فقط.