The tropomiosin adalah salah satu dari tiga protein yang merupakan bagian dari filamen tipis di myofibrils dari sel-sel otot dari otot rangka lurik vertebrata dan beberapa sel invertebrata otot.
Hal ini terutama terkait dengan filamen aktin di myofibril otot, tetapi ada laporan yang menunjukkan bahwa, meskipun pada tingkat yang lebih rendah, ini juga dapat dikaitkan dengan filamen aktin di sitoskeleton sel non-otot.
Model atom Tropomyocin (Sumber: Spid ~ commonswiki diasumsikan (berdasarkan klaim hak cipta). Melalui Wikimedia Commons)
Itu diisolasi dan dikristalisasi untuk pertama kalinya antara 1946 dan 1948, menggunakan protokol yang mirip dengan yang digunakan tahun-tahun sebelumnya untuk mendapatkan aktin dan miosin, dua protein paling melimpah di miofilamen.
Dalam sel otot rangka, tropomiosin bersama-sama dengan troponin membentuk duo protein pengatur yang bertindak sebagai "sensor" kalsium, karena hubungan penghambatannya dengan serat aktin dibalik setelah mengikat dengan ion kalsium yang Mereka memasuki sel sebagai respons terhadap rangsangan saraf yang mengarahkan kontraksi.
karakteristik
Dalam sel vertebrata, tropomiosin selalu ditemukan sebagai bagian dari filamen tipis di otot myofibril, baik di otot rangka maupun di otot polos, di mana ia menjalankan fungsi pengaturan.
Para ilmuwan telah menggambarkan tropomiosin sebagai protein asimetris, cukup stabil terhadap panas (termostabil), yang polimerisasinya tampaknya bergantung pada konsentrasi ionik media tempat ia ditemukan.
Itu milik keluarga besar dan kompleks protein berserat dan heliks yang didistribusikan secara luas di antara eukariota. Pada vertebrata, tropomiosin diklasifikasikan menjadi dua kelompok besar:
- Yang memiliki berat molekul tinggi (antara 284-281 asam amino).
- Yang memiliki berat molekul rendah (antara 245-251 asam amino).
Semua isoform, jika diperiksa secara terpisah, memiliki jumlah residu asam amino kelipatan 40. Ada hipotesis bahwa masing-masing "kelompok" asam amino ini berinteraksi dengan monomer G-aktin ketika kedua protein dikomplekskan. di filamen tipis.
Mamalia mengandung setidaknya 20 isoform tropomiosin yang berbeda, yang dikodekan oleh empat gen yang diekspresikan melalui promotor alternatif dan yang produknya (mRNA) diproses dengan splicing alternatif ("splicing").
Beberapa dari isoform ini memiliki ekspresi diferensial. Banyak yang spesifik jaringan dan tahap, karena beberapa ditemukan di jaringan otot tertentu dan mungkin terjadi hanya diekspresikan pada waktu tertentu dalam perkembangan.
Struktur
Tropomyosin adalah protein dimer, terdiri dari dua heliks polipeptida alfa melingkar, masing-masing memiliki lebih kurang 284 residu asam amino, dengan berat molekul mendekati 70 kDa dan panjang lebih dari 400 nm.
Karena bisa terdapat beberapa isoform, strukturnya dapat terdiri dari dua molekul identik atau dua molekul berbeda, sehingga membentuk protein homodimerik atau heterodimerik. Ini berbeda dalam "kekuatan" yang mereka ikat ke filamen aktin.
Molekul tropomiosin, juga berbentuk filamen, terletak di daerah "alur" yang ada di antara rantai polimer G-aktin yang membentuk untaian F-aktin dari filamen halus. Beberapa penulis menggambarkan asosiasi mereka sebagai "komplementaritas bentuk" antara kedua protein.
Urutan protein ini dipahami sebagai "untaian" heptapeptida berulang (7 asam amino), yang karakteristik dan sifat individualnya mendorong pengemasan yang stabil dari dua heliks yang menyusun strukturnya, dan di antaranya tempat-tempat pengikatan terbentuk. untuk aktin.
Penyatuan antara tropomiosin dan serat aktin terjadi terutama melalui interaksi elektrostatis.
Ujung tropomiosin N-terminal sangat kekal di antara isoform otot yang berbeda. Sedemikian rupa, sehingga delapan dari sembilan residu pertama identik dari manusia dengan Drosophila (lalat buah), dan 18 dari 20 residu terminal-N pertama dikonservasi di semua vertebrata.
fitur
Tropomyosin dan troponin, seperti yang telah dibahas sebelumnya, merupakan duo pengatur kontraksi otot rangka dan serabut jantung pada vertebrata dan beberapa invertebrata.
Troponin adalah protein kompleks yang terdiri dari tiga subunit, satu yang merespon kalsium dan mengikatnya, satu lagi yang berikatan dengan tropomiosin, dan satu lagi yang berikatan dengan filamen aktin F.
Setiap molekul tropomiosin dikaitkan dengan kompleks troponin yang mengatur pergerakan mantan.
Ketika otot rileks, tropomiosin berada dalam topologi khusus yang menghalangi situs pengikatan miosin pada aktin, mencegah kontraksi.
Ketika serat otot distimulasi secara memadai, konsentrasi kalsium intraseluler meningkat, menyebabkan perubahan konformasi pada troponin yang berhubungan dengan tropomiosin.
Perubahan konformasi di troponin juga menginduksi perubahan konformasi pada tropomiosin, yang menghasilkan "pelepasan" dari situs pengikatan act-myosin dan memungkinkan terjadinya kontraksi dari myofibril.
Dalam sel non-otot di mana ia ditemukan, tropomiosin tampaknya memenuhi fungsi struktural atau dalam pengaturan morfologi dan mobilitas sel.
Tropomyosin sebagai alergen
Tropomyosin telah diidentifikasi sebagai salah satu protein otot alergen yang paling melimpah dalam kasus reaksi alergi yang disebabkan oleh makanan yang berasal dari hewan.
Ini hadir dalam sel otot dan non-otot, baik pada vertebrata dan invertebrata. Berbagai penelitian mengungkapkan bahwa reaksi alergi yang disebabkan krustasea seperti udang, kepiting, dan lobster merupakan hasil "deteksi" epitopnya melalui imunoglobulin dalam serum penderita alergi hipersensitif.
Protein ini diduga berperilaku sebagai alergen reaktif silang, karena penderita alergi udang misalnya, juga alergi terhadap krustasea dan moluska lain yang memiliki protein dengan karakteristik serupa.
Referensi
- Ayuso, GRR, & Lehrer, SB (1999). Tropomyosin: Pan-Allergen Invertebrata. Jurnal Internasional Alergi dan Imunologi, 119, 247-258.
- Dominguez, R. (2011). Tropomyosin: Pandangan Penjaga Gerbang dari Filamen Aktin Terungkap. Jurnal Biofisik, 100 (4), 797-798.
- Farah, C., & Reinach, F. (1995). Kompleks troponin dan regulasi kontraksi otot. FASEB, 9, 755–767.
- Phillips, GN, Pengisi, JP, & Cohen, C. (1986). Struktur Kristal Tropomyosin dan Regulasi Otot. Jurnal Biologi Molekuler, 192, 111–131.
- Ross, M., & Pawlina, W. (2006). Histologi. A Text and Atlas dengan korelasi sel dan biologi molekuler (edisi ke-5). Lippincott Williams & Wilkins.