- Característiques
- estructura
- funcions
- Com passa això?
- Prova de la troponina
- ¿En què es basa la prova de la troponina?
- Isoforma de la subunitat troponina I (cTnI)
- Isoforma de la subunitat troponina T (cTnT)
- referències
Troponina és el nom que rep una proteïna present en el múscul esquelètic i cardíac dels vertebrats, associada amb els filaments en les fibres musculars i que té funcions en la regulació de l'activitat contràctil (contracció i relaxació muscular).
Les fibres musculars són les cèl·lules que componen el teixit muscular, la capacitat de contracció es basa en la interacció entre uns filaments que es troben ordenats i estretament associats al seu interior, ocupant la major part de l'volum citoplásmico.
Representació gràfica dels elements d'un filament prim en les fibres musculars (Font: Raul654, via Wikimedia Commons)
Aquests filaments es coneixen com miofilaments i n'hi ha de dues classes: els gruixuts i els prims. Els filaments gruixuts estan compostos per molècules de miosina II, mentre que els filaments prims són polímers d'actina globular o actina G en associació amb altres dues proteïnes.
Tant l'actina com la miosina es troben també en altres cèl·lules de el cos humà i altres organismes, només que en molta menor proporció i participant en processos diferents com la migració cel·lular, l'exocitosi, en la citocinesi (durant la divisió cel·lular) i fins i tot en el tràfic vesicular intracel·lular.
La troponina i la tropomiosina són les dues proteïnes associades amb els filaments prims d'actina que participen en la regulació dels processos de contracció i relaxació de les miofibril·les de les cèl·lules o fibres musculars.
Els mecanismes d'acció a través dels quals aquestes dues proteïnes exerceixen la seva funció estan relacionats amb la concentració intracel·lular de calci. El sistema de regulació de la troponina és un dels sistemes més ben coneguts en la fisiologia i bioquímica de la contracció del múscul esquelètic.
Aquestes proteïnes són de gran importància per a l'organisme. En l'actualitat se sap del cert que algunes cardiomiopaties familiars o congènites són producte de mutacions en la seqüència dels gens que codifiquen per a alguna de les dues (troponina o tropomiosina).
Característiques
La troponina es troba associada a l'actina dels filaments prims de les fibres musculars en el múscul esquelètic i cardíac en una relació estequiomètrica d'1 a 7, és a dir, una molècula de troponina per cada 7 molècules d'actina.
Aquesta proteïna, com s'ha destacat, es troba exclusivament en els filaments continguts a l'interior de les miofibril·les de les fibres musculars estriades esquelètiques i cardíaques, i no en les fibres musculars llises que componen la musculatura vascular i visceral.
És concebuda per alguns autors com la proteïna reguladora de la tropomiosina. A l'igual que aquesta, posseeix llocs d'unió per a la interacció amb les molècules d'actina, el que li confereix la capacitat de regular la interacció d'aquesta amb la miosina dels filaments gruixuts.
En els miofilaments la relació entre les molècules d'troponina i tropomiosina és d'1 a 1, el que vol dir que per cada complex de troponina que hi ha una molècula de tropomiosina associada a aquest.
estructura
La troponina és un complex proteic format per tres subunitats globulars diferents conegudes com troponina I, troponina C i troponina T, que juntes sumen, més o menys, 78 kDa.
En el cos humà hi ha variants teixit-específiques per a cadascuna d'aquestes subunitats, que es diferencien entre si tant a nivell genètic i molecular (pel que fa als gens que les codifiquen), com a nivell estructural (respecte als seus seqüències aminoacídiques).
Representació d'una de les subunitats de la Troponina (Font: Jawahar Swaminathan and MSD staff at the European Bioinformatics Institute via Wikimedia Commons)
La troponina C o TNC és la més petita de les tres subunitats i potser una de les més importants. Té 18 kDa de pes molecular i posseeix llocs per unir-se a l'calci (Ca2 +).
La troponina T o TnT és la que posseeix els llocs d'unió per a ancorar el complex de les tres subunitats a la tropomiosina i té 30 kDa de pes molecular; també es coneix com subunitat T o subunitat d'unió a tropomiosina.
La troponina I o TNI, de poc més de 180 residus aminoacídics, té el mateix pes molecular que la troponina T, però en la seva estructura posseeix els llocs especials per unir-se a l'actina, bloquejant la interacció entre aquesta última i la miosina, que és el fenomen responsable de la contracció de les fibres musculars.
Molts llibres de text es refereixen a aquesta subunitat com la subunitat inhibitòria i com la "pega" molecular entre les tres subunitats de la troponina. La seva capacitat d'unió a l'actina i la seva activitat inhibitòria són potenciades per la seva associació amb la tropomiosina, intervinguda per la subunitat TnT.
S'ha demostrat que, en la subunitat I, la regió de la seqüència encarregada de la inhibició està definida per un pèptid central de 12 residus aminoacídics entre les posicions 104 i 115; i que la regió C-terminal de la subunitat també té una funció durant la inhibició.
funcions
La funció principal de la troponina en la contracció muscular depèn de la seva capacitat d'unir-se a l'calci, ja que aquesta proteïna és l'únic component dels filaments prims en el múscul estriat que té aquesta propietat.
En absència de troponina, els filaments prims són capaços d'unir-se als filaments gruixuts i contreure, independentment de la concentració de calci intracel·lular, de manera que la funció de la troponina és evitar la contracció en absència de calci mitjançant la seva associació amb la tropomiosina.
Així, la troponina juga un important paper en el manteniment de la relaxació muscular quan no hi ha prou calci intracel·lular, i en la contracció muscular quan l'estímul elèctric nerviós permet l'entrada de calci a la fibra muscular.
Com passa això?
En els músculs estriats esquelètics i cardíacs, la contracció muscular ocorre gràcies a la interacció entre els filaments prims i gruixuts que llisquen uns sobre els altres.
En les cèl·lules d'aquests músculs el calci és fonamental perquè ocorri la interacció acte-miosina (filaments prims i gruixuts), ja que els llocs d'unió de l'actina per a la miosina estan "amagats" per l'acció conjunta de la tropomiosina i la troponina, que és la que respon a l'calci.
Els ions de calci que provenen de l'reticle sarcoplásmico (el reticle endoplàsmic de les fibres musculars) s'uneixen a la subunitat C de la troponina, el que neutralitza la inhibició mediada per la troponina i es dispara la contracció muscular.
La "neutralització" de la inhibició causada per la subunitat I passa després de la unió de l'calci a la subunitat C, el que genera un canvi conformacional que es propaga entre les tres subunitats i permet la seva dissociació tant de les molècules d'actina com de la tropomiosina.
Aquesta dissociació entre troponina, tropomiosina i actina deixa a l'descobert en l'actina els llocs d'unió per a la miosina. És llavors quan els caps globulars d'aquesta última poden interactuar amb les fibres d'actina i iniciar la contracció ATP-depenent per desplaçament d'un filament sobre l'altre.
Prova de la troponina
La troponina és el biomarcador preferit per a la detecció de lesions cardíaques. Per això, la prova de la troponina és molt utilitzada en el diagnòstic bioquímic, d'hora i / o preventiu, d'algunes condicions patològiques cardíaques com l'infart agut de miocardi.
Molts metges tractants consideren que aquesta prova facilita la presa de decisions pel que fa a què fer ia quin tractament administrar als pacients que presenten dolor al pit.
En general, es relaciona amb la detecció de les subunitats T i I de la troponina, ja que la isoforma de troponina C també es troba en els músculs esquelètics de contracció lenta; és a dir, no és específica d'el cor.
¿En què es basa la prova de la troponina?
La prova de la troponina sol ser un assaig immunològic que detecta les isoformes cardíaques de les subunitats T i I de la troponina. Llavors, es basa en les diferències que hi ha entre les dues isoformes.
Isoforma de la subunitat troponina I (cTnI)
En el teixit muscular de l'miocardi hi només una isoforma de la subunitat I de la troponina, caracteritzada per la presència d'una "cua" postraduccional de 32 aminoàcids en el seu extrem N-terminal.
Aquesta isoforma és detectada gràcies a el desenvolupament d'anticossos monoclonals específics que no reconeixen altres isoformes no-cardíaques, ja que la cua d'aminoàcids és més o menys 50% diferent als extrems d'altres isoformes.
La cTnI no s'expressa en teixits danyats, sinó que és exclusiva per al teixit cardíac adult.
Isoforma de la subunitat troponina T (cTnT)
La isoforma cardíaca de la subunitat T de la troponina està codificada en tres gens diferents, els ARNm poden patir talls i entroncaments alternatius que donen com a resultat la producció d'isoformes amb seqüències variables en els extrems N- i C-terminals.
Tot i que el múscul cardíac dels éssers humans conté 4 isoformes de la TnT, solament una és característica d'el teixit cardíac d'un adult. Aquesta és detectada amb anticossos específics dissenyats contra l'extrem N-terminal de la seva seqüència aminoacídica.
Les proves de "nova generació" per a la subunitat T de la isoforma cardíaca presten molta atenció a el fet que alguns teixit musculars esquelètics lesionats poden re-expressar aquesta isoforma, de manera que es poden obtenir reaccions creuades amb els anticossos.
referències
- Babuin, L., & Jaffe, AS (2005). Troponin: the Biomarker of choice for the detection of cardiac injury. CMAJ, 173 (10), 1191-1202.
- Collinson, P., Stubbs, P., & Kessler, A.-C. (2003). Multicentre evaluation of the diagnòstic value of cardiac troponin T, CK-MB mass, and myoglobin for Assessing patients with suspected acute coronary syndromes in routine clinical practice. Heart, 89, 280-286.
- Farah, C., & Reinach, F. (1995). The troponin complex and regulation of muscle contraction. FASEB, 9, 755-767.
- Keller, T., PEETZ, D., Tzikas, S., Roth, A., Czyz, E., Bickel, C.,… Blankenberg, S. (2009). Sensitive Troponin I Assay in Early Diagnosi of Acute Myocardial Infarction. The New England Journal of Medicine, 361 (9), 868-877.
- Ross, M., & Pawlina, W. (2006). Histology. A Text and Atles with correlated cell and molecular biology (5th ed.). Lippincott Williams & Wilkins.
- Wakabayashi, T. (2015). Mechanism of the calcium-regulation of muscle contraction. In pursuit of its structural basis. Proc. Jpn. Acad. Ser. B, 91, 321-350.