Titin to termin używany do opisania pary olbrzymich łańcuchów polipeptydowych, które tworzą trzecie pod względem ilości białek w sarkomerach wielu mięśni szkieletowych i sercowych.
Tatyna jest jednym z największych znanych białek pod względem liczby reszt aminokwasowych, a zatem pod względem masy cząsteczkowej. Białko to jest również znane jako łącznik i występuje zarówno u kręgowców, jak i bezkręgowców.
Struktura Titina (źródło: Jawahar Swaminathan i pracownicy MSD w Europejskim Instytucie Bioinformatyki za pośrednictwem Wikimedia Commons)
Tą nazwą (connectin) został po raz pierwszy opisany w 1977 r., Aw 1979 r. Został zdefiniowany jako dwupasmowy w górnej części żelu do elektroforezy w żelach poliakryloamidowych w warunkach denaturujących (z dodecylosiarczanem sodu). W 1989 roku jego lokalizacja została ustalona za pomocą mikroskopii immunoelektronowej.
Razem z innym dużym białkiem, nebuliną, tyna jest jednym z głównych składników elastycznej sieci cytoszkieletu komórek mięśniowych, która współistnieje z grubymi włóknami (miozyna) i cienkimi włóknami (aktyna) w sarkomerach; tak bardzo, że jest znany jako trzeci system włókien mięśniowych.
Grube i cienkie włókna są odpowiedzialne za wytwarzanie siły czynnej, podczas gdy włókna tytanowe decydują o lepkosprężystości sarkomerów.
Sarkomer to powtarzająca się jednostka miofibryli (włókien mięśniowych). Ma około 2 µm długości i jest oddzielony „blaszkami” lub liniami zwanymi liniami Z, które dzielą każdą miofibryle na prążkowane fragmenty o określonej wielkości.
Cząsteczki tyny łączą się w niezwykle długie, elastyczne, cienkie i rozciągliwe nitki. Titin odpowiada za elastyczność mięśni szkieletowych i uważa się, że działa jako molekularne rusztowanie określające prawidłowy montaż sarkomerów w miofibrylach.
Struktura
U kręgowców tyna ma około 27 000 reszt aminokwasowych i masę cząsteczkową około 3 MDa (3000 kDa). Składa się z dwóch łańcuchów polipeptydowych znanych jako T1 i T2, które mają podobny skład chemiczny i podobne właściwości antygenowe.
W mięśniach bezkręgowców znajdują się „minitytyny” o masie cząsteczkowej od 0,7 do 1,2MDa. Ta grupa białek obejmuje białko „twitchin” z Caenorhabditis elegans i białko „projectin” z rodzaju Drosophila.
Titin kręgowców jest białkiem modularnym złożonym głównie z domen immunoglobulin i fibronektyny III (podobnych do FNIII) ułożonych w tandemie. Ma elastyczny region bogaty w reszty proliny, kwasu glutaminowego, waliny i lizyny, znane jako domena PEVK i inną domenę kinazy serynowej na końcu karboksylowym.
Każda z domen ma długość około 100 aminokwasów i jest znana jako tyna klasy I (domena III fibronektyny) i tyna klasy II (domena podobna do immunoglobuliny). Obie domeny składają się w struktury „kanapkowe” o długości 4 nm, złożone z antyrównoległych β-arkuszy.
Cząsteczka łącznika sercowego zawiera 132 motywy powtórzeń domeny immunoglobuliny i 112 motywów powtórzeń domeny III podobnych do fibronektyny.
Gen kodujący te białka (TTN) jest „mistrzem” intronów, ponieważ zawiera ich prawie 180.
Transkrypty podjednostek są przetwarzane w różny sposób, zwłaszcza regiony kodujące domeny immunoglobuliny (Ig) i podobne do PEVK, z których powstają izoformy o różnych właściwościach wydłużania.
cechy
Funkcja titiny w sarkomerach zależy od jej związku z różnymi strukturami: jej C-koniec jest zakotwiczony do linii M, podczas gdy N-koniec każdej titiny jest zakotwiczony do linii Z.
Białka nebuliny i tyny działają jak „molekularne linijki”, które regulują odpowiednio długość grubych i cienkich włókien. Titin, jak wspomniano, rozciąga się od dysku Z do poza linię M, w środku sarkomeru i reguluje jego długość, zapobiegając nadmiernemu rozciągnięciu włókien mięśniowych.
Wykazano, że zwijanie i rozwijanie tytiny wspomaga proces skurczu mięśni, to znaczy generuje pracę mechaniczną, która prowadzi do skrócenia lub wydłużenia sarkomerów; podczas gdy grube i cienkie włókna są molekularnymi motorami ruchu.
Tatyna uczestniczy w utrzymaniu grubych włókien w centrum sarkomeru, a jej włókna są odpowiedzialne za wytwarzanie pasywnego napięcia podczas rozciągania sarkomerów.
Inne funkcje
Oprócz udziału w wytwarzaniu siły lepkosprężystej tyna spełnia inne funkcje, między innymi:
-Uczestnictwo w mechaniczno-chemicznych zdarzeniach sygnalizacyjnych poprzez ich skojarzenie z innymi białkami sarkomerowymi i niesarkomerycznymi
-Zależna od długości aktywacja aparatu kurczliwego
-Montaż sarkomerów
-Udział w budowie i funkcji cytoszkieletu m.in. u kręgowców.
Niektóre badania wykazały, że w komórkach ludzkich i embrionach Drosophila tyna pełni inną funkcję jako białko chromosomalne. Elastyczne właściwości oczyszczonego białka doskonale korespondują z elastycznymi właściwościami chromosomów zarówno z żywych komórek, jak i chromosomów złożonych in vitro.
Udział tego białka w zagęszczaniu chromosomów został wykazany dzięki eksperymentom ukierunkowanej mutagenezy genu, który je koduje, co skutkuje zarówno defektami mięśni, jak i chromosomów.
Lange i wsp. W 2005 roku wykazali, że domena kinazy tytanowej ma związek ze złożonym systemem ekspresji genów mięśni, o czym świadczy mutacja tej domeny, która powoduje dziedziczne choroby mięśni.
Powiązane patologie
Niektóre choroby serca są związane ze zmianami elastyczności tytiny. Takie zmiany silnie wpływają na rozciągliwość i bierną sztywność rozkurczową mięśnia sercowego i przypuszczalnie na wrażliwość mechaniczną.
Gen TTN został zidentyfikowany jako jeden z głównych genów zaangażowanych w choroby człowieka, dlatego właściwości i funkcje białka sercowego były w ostatnich latach szeroko badane.
Kardiomiopatia rozstrzeniowa i kardiomiopatia przerostowa są również wynikiem mutacji kilku genów, w tym genu TTN.
Bibliografia
- Despopoulos, A. i Silbernagl, S. (2003). Color Atlas of Physiology (wyd. 5). Nowy Jork: Thieme.
- Herman, D., Lam, L., Taylor, M., Wang, L., Teekakirikul, P., Christodoulou, D.,… Seidman, CE (2012). Skrócenie Titin powodujące kardiomiopatię rozstrzeniową. The New England Journal of Medicine, 366 (7), 619–628.
- Keller, T. (1995). Budowa i funkcja tynyny i nebuliny. Current Opinion in Biology, 7, 32–38.
- Lange, S., Lange, S., Xiang, F., Yakovenko, A., Vihola, A., Hackman, P.,… Gautel, M. (2005). Domena kinazy titiny kontroluje ekspresję genów mięśni i obrót białek. Science, 1599–1603.
- Linke, WA i Hamdani, N. (2014). Gigantyczny biznes: właściwości i funkcja Titin dzięki grubemu i cienkiemu. Circulation Research, 114, 1052-1068.
- Machado, C. i Andrew, DJ (2000). D-TYTYNA: gigantyczne białko o podwójnej roli w chromosomach i mięśniach. The Journal of Cell Biology, 151 (3), 639–651.
- Maruyama, K. (1997). Gigantyczne elastyczne białko mięśniowe. The FASEB Journal, 11, 341–345.
- Nelson, DL i Cox, MM (2009). Zasady Lehningera biochemii. Omega Editions (wyd. 5).
- Rivas-Pardo, J., Eckels, E., Popa, I., Kosuri, P., Linke, W. i Fernández, J. (2016). Praca wykonana przez Titin Protein Folding wspomaga skurcze mięśni. Cell Reports, 14, 1339-1347.
- Trinick, J. (1994). Titin i nebulina: władcy białek w mięśniach? Trends in Biochemical Sciences, 19, 405–410.
- Tskhovrebova, L. i Trinick, J. (2003). Titin: Właściwości i relacje rodzinne. Nature Reviews, 4, 679-6889.
- Wang, K., Ramirez-Mitchell, R., & Palter, D. (1984). Titin to niezwykle długie, elastyczne i smukłe białko miofibrylarne. Proc. Natl. Acad. Sci., 81, 3685-3689.