Troponin adalah nama yang diberikan untuk protein yang ada di otot rangka dan jantung vertebrata , terkait dengan filamen dalam serat otot dan yang memiliki fungsi dalam pengaturan aktivitas kontraktil (kontraksi dan relaksasi otot).
Serabut otot adalah sel-sel penyusun jaringan otot, yang kapasitas kontraksinya didasarkan pada interaksi antara filamen-filamen yang tersusun dan berhubungan erat di dalam, menempati sebagian besar volume sitoplasma.
Representasi grafis dari unsur filamen tipis dalam serat otot (Sumber: Raul654, melalui Wikimedia Commons)
Filamen ini dikenal sebagai miofilamen dan ada dua kelas: tebal dan tipis. Filamen tebal terdiri dari molekul miosin II, sedangkan filamen tipis adalah polimer aktin globular atau aktin G yang berasosiasi dengan dua protein lain.
Aktin dan miosin juga ditemukan di sel-sel lain dari tubuh manusia dan organisme lain, hanya dalam proporsi yang jauh lebih kecil dan berpartisipasi dalam proses yang berbeda seperti migrasi sel, eksositosis, dalam sitokinesis (selama pembelahan sel) dan bahkan dalam lalu lintas vesikular intraseluler.
Troponin dan tropomiosin adalah dua protein yang terkait dengan filamen aktin tipis yang berpartisipasi dalam pengaturan proses kontraksi dan relaksasi miofibril sel otot atau serat.
Mekanisme aksi dimana kedua protein ini menjalankan fungsinya terkait dengan konsentrasi kalsium intraseluler. Sistem regulasi troponin adalah salah satu sistem yang paling dikenal dalam fisiologi dan biokimia kontraksi otot rangka.
Protein ini sangat penting bagi tubuh. Saat ini, diketahui dengan pasti bahwa beberapa kardiomiopati familial atau kongenital adalah produk mutasi pada urutan gen yang mengkode salah satu dari keduanya (troponin atau tropomiosin).
Indeks artikel
Karakteristik
Troponin ditemukan terkait dengan aktin dalam filamen tipis serat otot di otot rangka dan jantung dalam rasio stoikiometrik 1 banding 7, yaitu, satu molekul troponin untuk setiap 7 molekul aktin.
Protein ini, seperti yang telah disorot, ditemukan secara eksklusif dalam filamen yang terkandung dalam miofibril dari serat otot lurik rangka dan jantung, dan tidak dalam serat otot polos yang membentuk pembuluh darah dan otot visceral.
Hal 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 miofilamen, perbandingan antara molekul troponin dan tropomiosin adalah 1 banding 1, yang berarti bahwa untuk setiap kompleks troponin yang ada terdapat molekul tropomiosin yang terkait dengannya.
Struktur
Troponin adalah kompleks protein yang terdiri dari tiga subunit globular berbeda yang dikenal sebagai troponin I, troponin C, dan troponin T, yang bersama-sama berjumlah sekitar 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 (berkenaan dengan gen yang mengkodekannya), dan pada tingkat struktural (berkenaan dengan urutan asam amino).
Representasi salah satu subunit Troponin (Sumber: Jawahar Swaminathan dan staf MSD di European Bioinformatics Institute [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)
Troponin C atau TnC adalah yang terkecil dari tiga subunit dan mungkin salah satu yang paling penting. Ini memiliki 18 kDa molekul berat badan dan memiliki situs untuk mengikat kalsium (Ca2 +).
Troponin T atau TnT adalah salah satu yang memiliki situs pengikatan untuk menambatkan kompleks dari tiga subunit ke tropomiosin dan memiliki berat molekul 30 kDa; itu juga dikenal sebagai subunit T atau subunit pengikat tropomiosin.
Troponin I atau TnI, dengan lebih dari 180 residu asam amino, memiliki berat molekul yang sama dengan troponin T, tetapi dalam strukturnya memiliki situs khusus untuk mengikat aktin, menghalangi interaksi antara yang terakhir dan miosin, yang merupakan fenomena yang bertanggung jawab untuk kontraksi serat otot.
Banyak buku teks menyebut subunit ini sebagai subunit penghambat dan sebagai “lem” molekuler antara tiga subunit troponin. Kemampuannya untuk mengikat aktin dan aktivitas penghambatannya ditingkatkan oleh hubungannya dengan tropomiosin, yang dimediasi oleh subunit TnT.
Telah ditunjukkan bahwa, dalam subunit I, wilayah dari urutan yang bertanggung jawab untuk penghambatan ditentukan oleh peptida pusat dari 12 residu asam amino antara posisi 104 dan 115; dan bahwa daerah terminal-C dari subunit juga memiliki peran selama inhibisi.
Fitur
Peran utama troponin dalam kontraksi otot tergantung pada kemampuannya untuk mengikat kalsium, karena protein ini adalah satu-satunya komponen filamen tipis di otot rangka yang memiliki sifat ini.
Dengan tidak adanya troponin, filamen tipis dapat mengikat filamen tebal dan berkontraksi, terlepas dari konsentrasi kalsium intraseluler, oleh karena itu fungsi troponin adalah untuk mencegah kontraksi tanpa adanya kalsium melalui hubungannya dengan tropomiosin.
Dengan demikian, troponin memainkan peran penting dalam mempertahankan relaksasi otot ketika kalsium intraseluler tidak cukup, dan dalam kontraksi otot ketika stimulus saraf listrik memungkinkan kalsium masuk ke serat otot.
Bagaimana ini terjadi?
Pada otot lurik rangka dan jantung, kontraksi otot terjadi karena interaksi antara filamen tipis dan tebal yang saling bergeser.
Dalam sel-sel otot ini, kalsium sangat penting untuk terjadinya interaksi akt-miosin (filamen tipis dan tebal), karena tempat pengikatan aktin untuk miosin “tersembunyi” oleh kerja bersama tropomiosin dan troponin, yang merupakan salah satu yang merespon kalsium.
Ion kalsium dari retikulum sarkoplasma (retikulum endoplasma serat otot) mengikat subunit C dari troponin, menetralkan penghambatan yang dimediasi troponin dan memicu kontraksi otot.
“Netralisasi” penghambatan yang disebabkan oleh subunit I terjadi setelah pengikatan kalsium ke subunit C, yang menghasilkan perubahan konformasi yang menyebar di antara ketiga subunit dan memungkinkan disosiasinya dari molekul aktin dan tropomiosin. .
Disosiasi antara troponin, tropomiosin, dan aktin ini mengungkapkan situs pengikatan miosin pada aktin. Saat itulah kepala globular yang terakhir dapat berinteraksi dengan serat aktin dan memulai kontraksi yang bergantung pada ATP dengan perpindahan satu filamen di atas yang lain.
Tes troponin
Troponin adalah biomarker pilihan untuk mendeteksi lesi jantung. Untuk alasan ini, tes troponin banyak digunakan dalam diagnosis biokimia, awal dan / atau pencegahan beberapa kondisi patologis jantung seperti infark miokard akut.
Banyak dokter yang merawat menemukan bahwa tes ini membantu membuat keputusan tentang apa yang harus dilakukan dan perawatan apa yang harus diberikan kepada 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; yaitu, tidak spesifik untuk jantung.
Berdasarkan apa tes troponin?
Tes troponin biasanya merupakan uji imunologis yang mendeteksi isoform jantung dari subunit T dan I troponin. Jadi, ini didasarkan pada perbedaan yang ada antara kedua isoform.
Isoform subunit troponin I (cTnI)
Dalam jaringan otot miokard hanya ada satu isoform subunit troponin I, yang ditandai dengan adanya 32 asam amino pasca-translasi “ekor” di ujung N-terminalnya.
Isoform ini dideteksi berkat pengembangan antibodi monoklonal spesifik yang tidak mengenali isoform non-jantung lainnya, karena ekor asam amino kurang lebih 50% berbeda dari ujung isoform lainnya.
CTnI tidak diekspresikan dalam jaringan yang rusak, tetapi unik untuk jaringan jantung dewasa.
Isoform dari subunit troponin T (cTnT)
Isoform jantung dari subunit troponin T dikodekan dalam tiga gen yang berbeda, mRNA yang dapat menjalani splicing alternatif menghasilkan produksi isoform dengan urutan variabel di N- dan C-termini.
Meskipun otot jantung manusia mengandung 4 isoform TnT, hanya satu yang merupakan karakteristik jaringan jantung dewasa. Ini dideteksi dengan antibodi spesifik yang dirancang untuk melawan ujung N-terminal dari urutan asam aminonya.
Tes “generasi berikutnya” untuk subunit T dari isoform jantung memperhatikan fakta bahwa beberapa jaringan otot rangka yang terluka dapat mengekspresikan kembali isoform ini, sehingga reaksi silang dengan antibodi dapat diperoleh.
Referensi
- Babuin, L., & Jaffe, AS (2005). Troponin: biomarker pilihan untuk mendeteksi cedera jantung. CMAJ , 173 (10), 1191-1202.
- 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. Hati , 89 , 280–286.
- Farah, C., & Reinach, F. (1995). Kompleks troponin dan pengaturan kontraksi otot. FASEB , 9 , 755–767.
- Keller, T., Peetz, D., Tzikas, S., Roth, A., Czyz, E., Bickel, C.,… Blankenberg, S. (2009). Pemeriksaan Troponin I Sensitif dalam Diagnosis Dini Infark Miokard Akut. New England Journal of Medicine , 361 (9), 868–877.
- Ross, M., & Pawlina, W. (2006). Histologi. Teks dan Atlas dengan sel yang berkorelasi dan biologi molekuler (edisi ke-5). Lippincott Williams & Wilkins.
- Wakabayashi, T. (2015). Mekanisme kalsium-regulasi kontraksi otot. Dalam mengejar dasar strukturalnya. Prok. Jpn. akad. Ser.B , 91 , 321-350.
