Тропонин

Тропонин — регуляторный глобулярный белок, состоящий из трех субъединиц, который участвует в процессе мышечного сокращения. Содержится в скелетных мышцах и сердечной мышце, но не содержится в гладкой мускулатуре.

В ряде медицинских тестов тропонин используется как биомаркер различных сердечных заболеваний.

Тропомиозин и тропонин в отсутствие ионов кальция блокируют связывание миозина с актином

При связывании ионов кальция конформация тропонин-тропомиозинового комплекса изменяется, что позволяет миозину связываться с актином

Функция

Тропонин присоединен к белку тропомиозину и расположен в желобке между актиновыми нитями в мышечном волокне. В расслабленной мышце тропомиозин блокирует место присоединения миозиновой головки к актину, предотвращая таким образом мышечное сокращение. Когда на мышечную клетку подается потенциал действия, стимулируя её сокращение, кальциевые каналы открываются в саркоплазматический ретикулум (sarcoplasmic reticulum) и выпускают ионы кальция в саркоплазму. Часть этого кальция присоединяется к тропонину, вызывая его структурное изменение, в результате которого тропомиозин сдвигается таким образом, что миозиновая головка может присоединиться к актиновой нити и вызвать мышечное сокращение.

Тропонин содержится в скелетных мышцах и сердечной мышце, но некоторые элементы тропонина могут отличаться в разных типах мышечной ткани. Главное из этих отличий в том, что тропонин C в составе тропонина в скелетных мышцах имеет четыре места присоединения ионов кальция, тогда как у тропонина сердечной мышцы таких мест три.

Физиология

И сердечная, и скелетные мышцы управляются с помощью изменения внутриклеточной концентрации кальция. Когда концентрация возрастает, мышцы сокращаются, а когда падает — расслабляются. Тропонин — комплекс белков, к которому присоединяется кальций, управляя его структурой, компонент тонких мышечных филаментов (вместе с актином и тропомиозином), располагается на тропомиозине с промежутками, длина которых равна длине тропомиозина (40 нм). Тропонин состоит из трех белков: тропонина C, тропонина I и тропонина T. Когда кальций присоединяется к определенным местам белка тропонина C, тропомиозин сдвигается с активных мест на актине, таким образом, что миозин (молекулярный мотор, образующий толстые мышечные волокна) может присоединиться к актиновому волокну и, создав силу, произвести движение. В отсутствие кальция тропомиозин служит препятствием для миозина, и мышца остается расслабленной.

Также доказано in vivo и in vitro, что тропонин I подавляет ангиогенез.

Отдельные элементы служат разным функциям:

• Тропонин C (мол. м. 20 тыс.) может связывать кальциевые ионы Ca²⁺, производя структурные изменения в тропонине I. Этот белок похож на кальмодулин по строению.
• Тропонин T (мол. м. 37 тыс.) связывается с тропомиозином, образуя с ним тропонин-тропомиозиновый комплекс.
• Тропонин I (мол. м. 25 тыс.) связывается с актином в тонких филаментах, удерживая таким образом тропонин-тропомиозиновый комплекс на месте, он также служит ингибитором актомиозиновой Mg-АТФазы, препятствует взаимодействию актина и миозина, когда ионы кальция не связаны с тропонином C.

В гладкой мускулатуре тропонин не содержится.

Диагностическое использование

Анализ крови на содержание тропонина может быть использован как тест на несколько различных сердечных заболеваний, включая инфаркт миокарда.

История исследования

Тропонин был выделен из измельченной мышечной ткани и показал активность, похожую на активность тропомиозина (Bailey, 1946, 1948; Ebashi, 1963; Ebashi, 1964). В 1965 было доказано, что это новый белок, и этот белок был назван тропонин (Ebashi и Kodama, 1965). Открытие тропонина открыло новую эру в молекулярной биологии регуляции мышечных сокращений. Была показана чувствительность тропонина к ионам Ca²⁺ при сокращении скелетных мышц. В отсутствие ионов кальция тропонин в соединении с тропомиозином подавляет сократительное взаимодействие между актином и миозином (Ebashi, 1968). Электронно-микроскопическое исследование показало, что тропонин расположен на тонких филаментах с интервалом в 40 нм, что дало ключ к постройке стройной модели тонких волокон как упорядоченного объединения тропонина, тропомиозина и актина (Ohtsuki, 1967; Ebashi, 1969). Этими исследованиями была установлена молекулярная основа регуляции мышечного сокращениями ионами Ca²⁺.

Литература

• Regulation of Muscle Contraction by Tropomyosin and Troponin: How Structure Illuminates Function Advances in Protein Chemistry — Volume 71, 2005, Pages 121—159
• Biochemistry of Smooth Muscle Contraction 1996, Pages 63-75 — Tropomyosin

Ссылки

• Тропонин в Научно-Техническом словаре
• [www.xumuk.ru/encyklopedia/2630.html Миозин на xumuk.ru]
• Биохимия мышечной ткани
• Механизм мышечного сокращения. Скелетные мышцы