Titin là thuật ngữ được sử dụng để mô tả một cặp chuỗi polypeptide khổng lồ tạo nên protein phong phú thứ ba trong các sarcome của nhiều loại cơ xương và cơ tim.
Titin là một trong những protein lớn nhất được biết đến về số lượng gốc axit amin, và do đó về trọng lượng phân tử. Protein này còn được gọi là Connectin và có ở cả động vật có xương sống và động vật không xương sống.
Cấu trúc Titina (Nguồn: Jawahar Swaminathan và nhân viên MSD tại Viện Tin học Sinh học Châu Âu thông qua Wikimedia Commons)
Nó được mô tả với tên này (Connectin) lần đầu tiên vào năm 1977 và vào năm 1979, nó được định nghĩa là dải kép ở phần trên của gel điện di trong gel polyacrylamide trong điều kiện biến tính (với natri dodecyl sulfat). Năm 1989, vị trí của nó được xác lập bằng kính hiển vi điện tử miễn dịch.
Cùng với một protein lớn khác, nebulin, titin là một trong những thành phần chính của mạng lưới đàn hồi của bộ xương tế bào cơ cùng tồn tại với các sợi dày (myosin) và các sợi mỏng (actin) trong các sarcomeres; nhiều đến mức nó được gọi là hệ thống sợi thứ ba của các sợi cơ.
Các sợi dày và mỏng chịu trách nhiệm tạo ra lực hoạt động, trong khi các sợi titin xác định độ nhớt của sarcomeres.
Một sarcomere là đơn vị lặp lại của myofibrils (sợi cơ). Nó có chiều dài khoảng 2 µm và được phân cách bằng "mảng" hoặc các đường gọi là đường Z, phân đoạn mỗi myofibril thành các mảnh có vân có kích thước xác định.
Các phân tử titin tập hợp thành các sợi sợi cực kỳ dài, linh hoạt, mỏng và có thể kéo dài. Titin chịu trách nhiệm về tính đàn hồi của cơ xương và được cho là hoạt động như một giàn giáo phân tử chỉ định sự lắp ráp chính xác của sarcomeres trong myofibrils.
Kết cấu
Ở động vật có xương sống, titin có khoảng 27.000 gốc axit amin và trọng lượng phân tử khoảng 3 MDa (3.000 kDa). Nó được cấu tạo bởi hai chuỗi polypeptide được biết đến là T1 và T2, có thành phần hóa học tương tự và đặc tính kháng nguyên tương tự.
Trong cơ của động vật không xương sống có các “titins nhỏ” có trọng lượng phân tử từ 0,7 đến 1,2MDa. Nhóm protein này bao gồm protein "twitchin" từ Caenorhabditis elegans và protein "projectin" được tìm thấy trong chi Drosophila.
Titin của động vật có xương sống là một protein mô-đun được cấu tạo chủ yếu bởi các vùng miễn dịch globulin và fibronectin III (giống FNIII) được sắp xếp song song với nhau. Nó có một vùng đàn hồi giàu proline, axit glutamic, valine và lysine được gọi là vùng PEVK, và một vùng serine kinase khác ở đầu tận cùng carboxyl của nó.
Mỗi miền dài khoảng 100 axit amin và được gọi là titin loại I (miền III giống fibronectin) và titin hạng II (miền giống globulin miễn dịch). Cả hai miền đều gấp lại thành các cấu trúc "bánh sandwich" dài 4 nm bao gồm các tấm β đối song song.
Phân tử liên kết tim chứa 132 mô típ lặp lại vùng immunoglobulin và 112 mô típ lặp lại vùng III giống fibronectin.
Gen mã hóa cho các protein này (TTN) là "nhà vô địch" của các intron vì bên trong nó có gần 180 gen.
Các bản sao của các tiểu đơn vị được xử lý một cách khác biệt, đặc biệt là các vùng mã hóa của các miền giống globulin miễn dịch (Ig) và PEVK, làm phát sinh các đồng dạng với các đặc tính mở rộng khác nhau.
Đặc trưng
Chức năng của titin trong sarcomeres phụ thuộc vào sự liên kết của nó với các cấu trúc khác nhau: đầu tận cùng C của nó được neo vào dòng M, trong khi đầu tận cùng N của mỗi titin được neo vào dòng Z.
Các protein nebulin và titin hoạt động như "thước đo phân tử" điều chỉnh độ dài của các sợi dày và mỏng tương ứng. Titin, như đã đề cập, kéo dài từ đĩa Z đến ngoài đường M, ở trung tâm của sarcomere, và điều chỉnh chiều dài của nó, ngăn chặn sự căng ra quá mức của sợi cơ.
Nó đã được chứng minh rằng sự gấp lại và mở ra của titin hỗ trợ quá trình co cơ, tức là, nó tạo ra công việc cơ học để đạt được sự rút ngắn hoặc kéo dài của sarcomeres; trong khi các sợi dày và mỏng là động cơ chuyển động của phân tử.
Titin tham gia vào việc duy trì các sợi dày ở trung tâm của sarcomere và các sợi của nó là nguyên nhân tạo ra lực căng thụ động trong quá trình kéo căng của sarcomere.
Cac chưc năng khac
Ngoài việc tham gia vào việc tạo ra lực đàn hồi, titin có các chức năng khác, trong số đó là:
-Tham gia vào các sự kiện tín hiệu hóa học cơ học thông qua sự liên kết của nó với các protein sarcomeric và không sarcomeric khác
- Kích hoạt phụ thuộc vào độ dài của bộ máy co bóp
-Sắp ráp sarcomeres
- Sự phân bổ trong cấu trúc và chức năng của bộ xương tế bào ở động vật có xương sống và những loài khác.
Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng trong tế bào người và phôi Drosophila, titin có một chức năng khác là protein nhiễm sắc thể. Đặc tính đàn hồi của protein tinh khiết hoàn toàn tương ứng với đặc tính đàn hồi của nhiễm sắc thể từ cả tế bào sống và nhiễm sắc thể được lắp ráp trong ống nghiệm.
Sự tham gia của protein này vào quá trình nén của nhiễm sắc thể đã được chứng minh nhờ vào các thí nghiệm gây đột biến hướng vào vị trí của gen mã hóa nó, dẫn đến các khuyết tật về cơ và nhiễm sắc thể.
Lange và cộng sự vào năm 2005 đã chứng minh rằng vùng titin kinase có liên quan đến hệ thống biểu hiện phức tạp của các gen cơ, một thực tế đã được chứng minh bởi sự đột biến của vùng này gây ra các bệnh di truyền về cơ.
Bệnh lý liên quan
Một số bệnh tim có liên quan đến sự thay đổi tính đàn hồi của titin. Những thay đổi như vậy ảnh hưởng lớn đến khả năng mở rộng và độ cứng thụ động của cơ tâm trương và có lẽ là nhạy cảm cơ học.
Gen TTN được xác định là một trong những gen chính liên quan đến các bệnh ở người, vì vậy các đặc tính và chức năng của protein tim đã được nghiên cứu rộng rãi trong những năm gần đây.
Bệnh cơ tim giãn nở và bệnh cơ tim phì đại cũng là sản phẩm của sự đột biến một số gen, bao gồm cả gen TTN.
Người giới thiệu
- Despopoulos, A., & Silbernagl, S. (2003). Tập bản đồ Sinh lý học màu (xuất bản lần thứ 5). New York: Thieme.
- Herman, D., Lam, L., Taylor, M., Wang, L., Teekakirikul, P., Christodoulou, D.,… Seidman, CE (2012). Cắt bớt Titin Gây ra bệnh cơ tim giãn nở. Tạp chí Y học New England, 366 (7), 619–628.
- Keller, T. (1995). Cấu trúc và chức năng của titin và nebulin. Ý kiến hiện tại trong Sinh học, 7, 32–38.
- Lange, S., Lange, S., Xiang, F., Yakovenko, A., Vihola, A., Hackman, P.,… Gautel, M. (2005). Vùng Kinase của Titin kiểm soát sự biểu hiện gen cơ và luân chuyển protein. Khoa học, 1599-1603.
- Linke, WA, & Hamdani, N. (2014). Kinh doanh khổng lồ: Thuộc tính và chức năng Titin thông qua độ dày và mỏng. Nghiên cứu Lưu hành, 114, 1052-1068.
- Machado, C. & Andrew, DJ (2000). D-TITIN: Một loại Protein khổng lồ có vai trò kép trong nhiễm sắc thể và cơ. Tạp chí Sinh học Tế bào, 151 (3), 639–651.
- Maruyama, K. (1997). Protein đàn hồi khổng lồ của cơ. Tạp chí FASEB, 11, 341–345.
- Nelson, DL & Cox, MM (2009). Các nguyên tắc của Lehninger về Hóa sinh. Omega Editions (ấn bản thứ 5).
- Rivas-Pardo, J., Eckels, E., Popa, I., Kosuri, P., Linke, W., & Fernández, J. (2016). Công việc được thực hiện bởi Titin Protein gấp giúp cơ bắp co lại. Báo cáo di động, 14, 1339-1347.
- Trinick, J. (1994). Titin và nebulin: protein thống trị trong cơ? Xu hướng Khoa học Hóa sinh, 19, 405–410.
- Tskhovrebova, L., & Trinick, J. (2003). Titin: Thuộc tính và Mối quan hệ gia đình. Nhận xét Bản chất, 4, 679-6889.
- Wang, K., Ramirez-Mitchell, R., & Palter, D. (1984). Titin là một loại protein sợi myofibrillar dài, dẻo và mảnh. Proc. Natl. Acad. Khoa học viễn tưởng, 81, 3685-3689.