TROPONIN: KARAKTERISTIK, STRUKTUR, FUNGSI DAN PENGUJIAN - BIOLOGI - 2025

Troponin adalah nama yang diberikan untuk protein yang ada di otot rangka dan jantung vertebrata, terkait dengan filamen di serat otot dan yang memiliki fungsi dalam pengaturan aktivitas kontraktil (kontraksi dan relaksasi otot).

Serat otot adalah sel-sel yang menyusun jaringan otot, yang kapasitas kontraksi didasarkan pada interaksi antara filamen yang teratur dan terkait erat di dalamnya, menempati sebagian besar volume sitoplasma.

Representasi grafis dari elemen filamen tipis di serat otot (Sumber: Raul654, via Wikimedia Commons)

Filamen ini dikenal sebagai miofilamen dan ada dua kelas: tebal dan tipis. Filamen tebal terdiri dari molekul myosin II, sedangkan filamen tipis adalah polimer dari aktin globular atau aktin G yang berhubungan dengan dua protein lainnya.

Aktin dan miosin juga ditemukan di sel lain tubuh manusia dan organisme lain, hanya dalam proporsi yang jauh lebih kecil dan berpartisipasi dalam berbagai proses seperti migrasi sel, eksositosis, dalam sitokinesis (selama pembelahan sel) dan bahkan dalam lalu lintas vesikuler intraseluler.

Troponin dan tropomiosin adalah dua protein yang terkait dengan filamen aktin tipis yang berpartisipasi dalam regulasi proses kontraksi dan relaksasi dari miofibril sel otot atau serat.

Mekanisme kerja di mana kedua protein ini menggunakan fungsinya terkait dengan konsentrasi kalsium intraseluler. Sistem pengaturan troponin adalah salah satu sistem yang paling terkenal dalam fisiologi dan biokimia kontraksi otot rangka.

Protein ini sangat penting bagi tubuh. Saat ini, telah diketahui dengan pasti bahwa beberapa kardiomiopati familial atau kongenital merupakan produk mutasi dalam urutan gen yang mengkode salah satu dari keduanya (troponin atau tropomiosin).

karakteristik

Troponin dikaitkan dengan aktin dalam filamen tipis serat otot di otot rangka dan jantung dalam rasio stoikiometri 1 sampai 7, yaitu satu molekul troponin untuk setiap 7 molekul aktin.

Protein ini, seperti yang telah disorot, ditemukan secara eksklusif di filamen yang terkandung di dalam miofibril serabut otot rangka dan otot lurik jantung, dan bukan di serat otot polos yang membentuk otot vaskular dan viseral.

Ini dipahami oleh beberapa penulis sebagai protein pengatur tropomiosin. Seperti ini, ia memiliki situs pengikatan untuk interaksi dengan molekul aktin, yang memberinya kemampuan untuk mengatur interaksinya dengan miosin dari filamen tebal.

Pada myofilaments, perbandingan antara molekul troponin dan tropomyosin adalah 1 banding 1 yang artinya untuk setiap troponin complex yang ada terdapat molekul tropomyosin yang berasosiasi dengannya.

Struktur

Troponin adalah protein kompleks yang terdiri dari tiga subunit bola berbeda yang dikenal sebagai troponin I, troponin C, dan troponin T, yang jika digabungkan berjumlah kurang lebih 78 kDa.

Dalam tubuh manusia, terdapat varian spesifik jaringan untuk masing-masing subunit ini, yang berbeda satu sama lain baik pada tingkat genetik maupun molekuler (sehubungan dengan gen yang menyandikannya), dan pada tingkat struktural (sehubungan dengan urutan asam amino mereka).

Representasi salah satu subunit Troponin (Sumber: Jawahar Swaminathan dan staf MSD di European Bioinformatics Institute via Wikimedia Commons)

Troponin C atau TnC adalah yang terkecil dari tiga subunit dan mungkin salah satu yang paling penting. Ia memiliki berat molekul 18 kDa dan memiliki situs untuk mengikat kalsium (Ca2 +).

Troponin T atau TnT adalah salah satu yang memiliki tempat pengikatan untuk mengikat kompleks ketiga subunit tersebut ke tropomiosin dan memiliki berat molekul 30 kDa; ia juga dikenal sebagai subunit T atau subunit pengikat tropomiosin.

Troponin I atau TnI, dengan sedikit lebih dari 180 residu asam amino, memiliki berat molekul yang sama dengan troponin T, tetapi dalam strukturnya ia memiliki situs khusus untuk mengikat aktin, menghalangi interaksi antara yang terakhir dan miosin, yaitu fenomena yang bertanggung jawab atas kontraksi serat otot.

Banyak buku teks menyebut subunit ini sebagai subunit penghambat dan sebagai "perekat" molekuler antara tiga subunit troponin. Kemampuannya untuk mengikat aktin dan aktivitas penghambatannya ditingkatkan dengan hubungannya dengan tropomiosin, yang dimediasi oleh subunit TnT.

Telah dibuktikan bahwa, dalam subunit I, daerah urutan yang bertanggung jawab untuk penghambatan ditentukan oleh peptida sentral dari 12 residu asam amino antara posisi 104 dan 115; dan bahwa wilayah terminal-C dari subunit juga memiliki peran selama penghambatan.

fitur

Peran utama Troponin dalam kontraksi otot bergantung pada kemampuannya untuk mengikat kalsium, karena protein ini adalah satu-satunya komponen dari filamen tipis di otot rangka yang memiliki sifat ini.

Dengan tidak adanya troponin, filamen tipis mampu mengikat filamen tebal dan berkontraksi, terlepas dari konsentrasi kalsium intraseluler, sehingga fungsi troponin adalah untuk mencegah kontraksi tanpa adanya kalsium melalui hubungannya dengan tropomiosin.

Dengan demikian, troponin berperan penting dalam menjaga relaksasi otot bila kalsium intraseluler tidak mencukupi, dan dalam kontraksi otot saat rangsangan saraf listrik memungkinkan kalsium masuk ke serat otot.

Bagaimana ini bisa terjadi?

Pada otot rangka dan otot lurik jantung, kontraksi otot terjadi berkat interaksi antara filamen tipis dan tebal yang saling bergeser.

Dalam sel otot-otot ini, kalsium sangat penting untuk terjadinya interaksi aktin-miosin (filamen tipis dan tebal), karena tempat pengikatan aktin untuk miosin "tersembunyi" oleh aksi sendi tropomiosin dan troponin, yang merespon kalsium.

Ion kalsium dari retikulum sarkoplasma (retikulum endoplasma serabut otot) mengikat subunit C troponin, menetralkan penghambatan yang dimediasi troponin dan memicu kontraksi otot.

"Netralisasi" dari penghambatan yang disebabkan oleh subunit I terjadi setelah pengikatan kalsium ke subunit C, yang menghasilkan perubahan konformasi yang menyebar antara tiga subunit dan memungkinkan disosiasi mereka dari molekul aktin dan tropomiosin .

Disosiasi antara troponin, tropomyosin, dan aktin ini mengungkapkan situs pengikatan miosin pada aktin. Kemudian kepala bola yang terakhir dapat berinteraksi dengan serat aktin dan memulai kontraksi yang bergantung pada ATP dengan perpindahan satu filamen ke yang lain.

Tes troponin

Troponin adalah biomarker pilihan untuk mendeteksi lesi jantung. Untuk alasan ini, uji troponin banyak digunakan dalam diagnosis biokimia, awal dan / atau pencegahan beberapa kondisi patologis jantung seperti infark miokard akut.

Tes ini ditemukan oleh banyak dokter yang merawat untuk membantu membuat keputusan tentang apa yang harus dilakukan dan perawatan apa yang akan diberikan pada pasien dengan nyeri dada.

Hal ini umumnya terkait dengan deteksi subunit troponin T dan I, karena isoform troponin C juga ditemukan pada otot rangka yang berkedut lambat; artinya, ini tidak spesifik untuk hati.

Berdasarkan apa tes troponin?

Tes troponin biasanya merupakan tes imunologi yang mendeteksi isoform jantung dari subunit troponin T dan I. Jadi, ini didasarkan pada perbedaan yang ada di antara kedua isoform tersebut.

Isoform dari subunit troponin I (cTnI)

Dalam jaringan otot miokard hanya ada satu isoform subunit troponin I, yang ditandai dengan adanya 32 "ekor" pasca-translasi asam amino pada ujung N-terminalnya.

Isoform ini terdeteksi berkat pengembangan antibodi monoklonal spesifik yang tidak mengenali isoform non-jantung lainnya, karena ekor asam amino kurang lebih 50% berbeda dari ujung isoform lain.

CTnI tidak diekspresikan dalam jaringan yang rusak, tetapi unik untuk jaringan jantung orang dewasa.

Bentuk subunit troponin T (cTnT)

Isoform jantung subunit troponin T dikodekan dalam tiga gen berbeda, yang mRNAnya dapat menjalani penyambungan alternatif yang menghasilkan produksi isoform dengan urutan variabel pada terminal N dan C.

Meskipun otot jantung manusia mengandung 4 isoform TnT, hanya satu yang merupakan ciri jaringan jantung orang dewasa. Ini dideteksi dengan antibodi spesifik yang dirancang melawan ujung terminal-N dari urutan asam aminonya.

Tes "generasi selanjutnya" untuk subunit T dari isoform jantung memperhatikan fakta bahwa beberapa jaringan otot rangka yang cedera dapat mengekspresikan kembali isoform ini, sehingga reaksi silang dengan antibodi dapat diperoleh.

Referensi

1. Babuin, L., & Jaffe, AS (2005). Troponin: biomarker pilihan untuk mendeteksi cedera jantung. CMAJ, 173 (10), 1191-1202.
2. Collinson, P., Stubbs, P., & Kessler, A.-C. (2003). Evaluasi multisenter dari nilai diagnostik troponin T jantung, massa CK-MB, dan mioglobin untuk menilai pasien dengan dugaan sindrom koroner akut dalam praktik klinis rutin. Heart, 89, 280–286.
3. Farah, C., & Reinach, F. (1995). Kompleks troponin dan regulasi kontraksi otot. FASEB, 9, 755–767.
4. Keller, T., Peetz, D., Tzikas, S., Roth, A., Czyz, E., Bickel, C.,… Blankenberg, S. (2009). Tes Troponin I Sensitif dalam Diagnosis Awal Infark Miokard Akut. The New England Journal of Medicine, 361 (9), 868–877.
5. Ross, M., & Pawlina, W. (2006). Histologi. A Text and Atlas dengan korelasi sel dan biologi molekuler (edisi ke-5). Lippincott Williams & Wilkins.
6. Wakabayashi, T. (2015). Mekanisme pengaturan kalsium kontraksi otot. Dalam mengejar dasar strukturalnya. Proc. Jpn. Acad. Ser. B, 91, 321-350.