Titin adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan sepasang rantai polipeptida raksasa yang menyusun protein paling melimpah ketiga di sarkomer dari berbagai otot rangka dan jantung.
Titin adalah salah satu protein terbesar yang diketahui dalam hal jumlah residu asam amino, dan oleh karena itu dalam hal berat molekul. Protein ini juga dikenal sebagai connectin dan terdapat pada vertebrata dan invertebrata.
Struktur titina (Sumber: Jawahar Swaminathan dan staf MSD di European Bioinformatics Institute melalui Wikimedia Commons)
Itu dijelaskan dengan nama ini (connectin) untuk pertama kalinya pada tahun 1977 dan pada tahun 1979 itu didefinisikan sebagai pita ganda di bagian atas gel elektroforesis dalam gel poliakrilamida dalam kondisi denaturasi (dengan natrium dodesil sulfat). Pada tahun 1989 lokasinya ditetapkan dengan mikroskop imunoelektron.
Bersama dengan protein besar lainnya, nebulin, titin adalah salah satu komponen utama dari jaringan elastis sitoskeleton sel otot yang hidup berdampingan dengan filamen tebal (miosin) dan filamen tipis (aktin) di dalam sarkomer; sedemikian rupa sehingga dikenal sebagai sistem filamen ketiga dari serat otot.
Filamen tebal dan tipis bertanggung jawab untuk menghasilkan gaya aktif, sedangkan filamen titin menentukan viskoelastisitas sarkomer.
Sarkomer adalah unit berulang dari miofibril (serabut otot). Panjangnya kira-kira 2 µm dan dibatasi oleh “plak” atau garis yang disebut garis Z, yang membagi setiap miofibril menjadi fragmen lurik dengan ukuran yang ditentukan.
Molekul titin berkumpul menjadi untaian berserabut yang sangat panjang, fleksibel, tipis, dan dapat diperpanjang. Titin bertanggung jawab atas elastisitas otot rangka dan diyakini berfungsi sebagai perancah molekuler yang menentukan perakitan sarkomer yang benar di miofibril.
Struktur
Pada vertebrata, titin memiliki sekitar 27.000 residu asam amino dan berat molekul sekitar 3 MDa (3.000 kDa). Ini terdiri dari dua rantai polipeptida yang dikenal sebagai T1 dan T2, yang memiliki komposisi kimia yang serupa dan sifat antigenik yang serupa.
Dalam otot invertebrata terdapat “mini-titin” dengan berat molekul antara 0,7 dan 1,2MDa. Kelompok protein ini termasuk protein "twitchin" dari Caenorhabditis elegans dan protein "projectin" yang ditemukan dalam genus Drosophila.
Titin vertebrata adalah protein modular yang terutama terdiri dari domain imunoglobulin dan fibronektin III (mirip FNIII) yang disusun secara tandem. Ia memiliki daerah elastis yang kaya akan residu prolin, asam glutamat, valin dan lisin yang dikenal sebagai domain PEVK, dan domain kinase serin lainnya di ujung terminal karboksilnya.
Setiap domain memiliki panjang sekitar 100 asam amino dan dikenal sebagai titin kelas I (domain mirip fibronektin III) dan titin kelas II (domain mirip imunoglobulin). Kedua domain melipat menjadi struktur "sandwich" sepanjang 4 nm yang terdiri dari lembaran-β antiparalel.
Molekul penghubung jantung berisi 132 motif ulangan domain imunoglobulin dan 112 motif ulangan domain III mirip fibronektin.
Gen pengkode untuk protein ini (TTN) adalah "juara" dari intron karena memiliki hampir 180 di dalamnya.
Transkrip subunit diproses secara berbeda, terutama daerah pengkodean domain imunoglobulin (Ig) dan seperti PEVK, yang memunculkan isoform dengan sifat yang dapat diperluas berbeda.
fitur
Fungsi titin dalam sarkomer bergantung pada hubungannya dengan struktur yang berbeda: ujung terminal C-nya ditambatkan ke garis M, sedangkan ujung terminal-N dari setiap titin ditambatkan ke garis Z.
Protein nebulin dan titin bertindak sebagai "penggaris molekuler" yang masing-masing mengatur panjang filamen tebal dan tipis. Titin, seperti yang disebutkan, meluas dari cakram Z ke luar garis M, di tengah sarkomer, dan mengatur panjangnya, mencegah peregangan serat otot secara berlebihan.
Telah dibuktikan bahwa pelipatan dan pembukaan titin membantu proses kontraksi otot, yaitu menghasilkan kerja mekanis yang mencapai pemendekan atau perluasan sarkomer; sedangkan serat tebal dan tipis adalah motor penggerak molekuler.
Titin berpartisipasi dalam pemeliharaan filamen tebal di tengah sarkomer dan seratnya bertanggung jawab untuk menghasilkan tegangan pasif selama peregangan sarkomer.
Fungsi lainnya
Selain partisipasinya dalam pembentukan gaya viskoelastik, titin memiliki fungsi lain, antara lain:
-Partisipasi dalam peristiwa pensinyalan mechano-kimia melalui hubungannya dengan protein sarkomerik dan non-sarkomerik lainnya
Aktivasi alat kontraktil yang bergantung pada panjang
-Perakitan sarcomeres
-Kontribusi dalam struktur dan fungsi sitoskeleton pada vertebrata, antara lain.
Penelitian tertentu menunjukkan bahwa dalam sel manusia dan embrio Drosophila, titin memiliki fungsi lain sebagai protein kromosom. Sifat elastis dari protein yang dimurnikan sangat sesuai dengan sifat elastis kromosom dari sel hidup dan kromosom yang dirakit secara in vitro.
Partisipasi protein ini dalam pemadatan kromosom telah dibuktikan berkat eksperimen mutagenesis yang diarahkan ke lokasi dari gen yang mengkodekannya, yang mengakibatkan cacat otot dan kromosom.
Lange dkk. Pada tahun 2005, mendemonstrasikan bahwa domain titin kinase berkaitan dengan sistem ekspresi gen otot yang kompleks, sebuah fakta yang ditunjukkan oleh mutasi domain ini yang menyebabkan penyakit otot herediter.
Patologi terkait
Beberapa penyakit jantung berhubungan dengan perubahan elastisitas titin. Perubahan tersebut sangat mempengaruhi ekstensibilitas dan kekakuan diastolik pasif dari miokardium dan, mungkin, mekanosensitivitas.
Gen TTN telah diidentifikasi sebagai salah satu gen utama yang terlibat dalam penyakit manusia, sehingga sifat dan fungsi protein jantung telah dipelajari secara ekstensif dalam beberapa tahun terakhir.
Kardiomiopati dilatasi dan kardiomiopati hipertrofik juga merupakan produk mutasi beberapa gen, termasuk gen TTN.
Referensi
- Despopoulos, A., & Silbernagl, S. (2003). Color Atlas of Physiology (edisi ke-5). New York: Tema.
- Herman, D., Lam, L., Taylor, M., Wang, L., Teekakirikul, P., Christodoulou, D.,… Seidman, CE (2012). Pemotongan Titin Menyebabkan Kardiomiopati Dilatasi. The New England Journal of Medicine, 366 (7), 619-628.
- Keller, T. (1995). Struktur dan fungsi titin dan nebulin. Opini Terkini dalam Biologi, 7, 32-38.
- Lange, S., Lange, S., Xiang, F., Yakovenko, A., Vihola, A., Hackman, P.,… Gautel, M. (2005). Domain Kinase Titin Mengontrol Ekspresi Gen Otot dan Perputaran Protein. Sains, 1599-1603.
- Linke, WA, & Hamdani, N. (2014). Bisnis Raksasa: Sifat dan Fungsi Titin Melalui Tebal dan Tipis. Penelitian Sirkulasi, 114, 1052-1068.
- Machado, C., & Andrew, DJ (2000). D-TITIN: Protein Raksasa dengan Peran Ganda dalam Kromosom dan Otot. The Journal of Cell Biology, 151 (3), 639-651.
- Maruyama, K. (1997). Protein otot yang sangat elastis. The FASEB Journal, 11, 341–345.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Lehninger Biokimia. Omega Editions (edisi ke-5).
- Rivas-Pardo, J., Eckels, E., Popa, I., Kosuri, P., Linke, W., & Fernández, J. (2016). Pekerjaan yang Dilakukan oleh Titin Protein Folding Membantu Kontraksi Otot. Laporan Sel, 14, 1339-1347.
- Trinick, J. (1994). Titin dan Nebulin: Penguasa Protein di Otot? Trends in Biochemical Sciences, 19, 405–410.
- Tskhovrebova, L., & Trinick, J. (2003). Titin: Properti dan Hubungan Keluarga. Ulasan Alam, 4, 679-6889.
- Wang, K., Ramirez-Mitchell, R., & Palter, D. (1984). Titin adalah protein myofibrillar yang sangat panjang, fleksibel, dan ramping. Proc. Natl. Acad. Sci., 81, 3685-3689.