Tropomiosina

La proteina Tropomiosina ocurre principalmente en los músculos estriados y participa en la contracción muscular. Las mutaciones genéticas pueden afectar la estructura de las moléculas de tropomiosina producidas y, por lo tanto, causar una serie de enfermedades, incluidas diversas formas de miocardiopatía, así como artrogriposis múltiple congénita y miopatía por nemalina.

¿Qué es la tropomiosina?

La tropomiosina es una proteína que se encuentra en el cuerpo humano principalmente en los músculos esqueléticos. El bioquímico Kenneth Bailey describió por primera vez la proteína en 1946. Un solo músculo consta de muchos haces de fibras musculares, que a su vez constan de fibras musculares.

Cada fibra no está compuesta por una única célula muscular claramente definida, sino por un tejido con muchos núcleos celulares. Dentro de estas unidades, las miofibrillas representan fibras más finas; sus secciones transversales se denominan sarcómeros. Un sarcómero se compone de dos tipos de hebras que se empujan alternativamente entre sí, como un engranaje o una cremallera. Algunas de estas hebras son miosina, las otras son un complejo de actina y tropomiosina. En este complejo, las moléculas de actina forman una cadena gruesa alrededor de la cual se enrollan dos hebras de tropomiosina.

Anatomía y estructura

La tropomiosina consta de dos partes: α y β. Los dos componentes básicos tienen un total de 568 aminoácidos, de los cuales 284 son α-tropomiosina y 284 son β-tropomiosina. Estos aminoácidos se alinean en una fila y forman largas cadenas antes de finalmente unirse para formar una macromolécula en forma de varilla.

La secuencia de aminoácidos y la estructura de la proteína están determinadas genéticamente; en los seres humanos, los siguientes genes son responsables de esto: TPM1 en el cromosoma 15, TPM2 en el cromosoma 9, TPM3 en el primer cromosoma y TMP4 en el cromosoma 19. La hebra de tropomiosina (con ambas subunidades) se enrolla alrededor de los filamentos de actina más gruesos en los músculos esqueléticos estriados. La troponina, otra proteína, también está unida a ella.

Función y tareas

La tropomiosina es necesaria para que el músculo esquelético se contraiga. Cuando un impulso nervioso llega al músculo, el estímulo eléctrico inicialmente se propaga a través del sarcolema y los túbulos en T y finalmente conduce a la liberación de iones calcio en el retículo sarcoplásmico.

Los iones se unen temporalmente a la troponina, que se encuentra en la hebra de tropomiosina. Como resultado, los iones de calcio cambian las propiedades físicas de la molécula. La troponina se desplaza ligeramente en la superficie y, por lo tanto, se aleja de los lugares a los que también puede unirse la miosina. La miosina forma las fibras complementarias del complejo actina / tropomiosina. Al final del filamento de miosina hay dos cabezas. Las cabezas de miosina pueden unirse a las áreas del filamento de actina que ya no están ocupadas por la troponina.

Una vez que se han acoplado a la fibra, las cabezas de miosina se pliegan y se empujan entre los filamentos de actina / tropomiosina, lo que acorta la sarcómera. Al mismo tiempo, este proceso ocurre no solo en un sarcómero, sino en muchos. Por tanto, los numerosos sarcómeros contraídos hacen que la fibra muscular y, por tanto, el músculo en su conjunto se contraiga. Una señal nerviosa a menudo estimula varios cientos de fibras musculares. El efecto plastificante del trifosfato de adenosina (ATP) permite que la cabeza de miosina se desprenda de la actina.

La contracción de los músculos lisos es algo diferente. Los músculos lisos rodean los órganos de los seres humanos o se encuentran en las paredes de los vasos sanguíneos. Puede contraer más músculos que los estriados. Mientras que los músculos esqueléticos tienen una estructura estriada, los músculos lisos forman una superficie plana formada por células individuales. Además de la actina y la tropomiosina, los músculos lisos tienen caldesmon y calmodulina, otras dos proteínas, cuya interacción influye en la tensión de los músculos. La tropomiosina actúa principalmente sobre la calmodulina.

Además, la tropomiosina también juega un papel en otros procesos biológicos. Por ejemplo, parece influir en la unión de actina en el citoesqueleto y tener un efecto sobre la división celular.

Enfermedades

Una enfermedad que puede estar relacionada con la tropomiosina es la miocardiopatía hipertrófica. Esta es una enfermedad cardíaca en la que los sarcómeros (secciones de las fibras musculares) están engrosados, lo que también afecta el grosor de las fibras musculares en su conjunto.

Como resultado, se pueden desarrollar síntomas como sensación de presión en el pecho, mareos, dificultad para respirar, síncope y ataques de angina. En este caso, se remontan a problemas funcionales del músculo cardíaco. La causa más común (40-60%) de miocardiopatía hipertrófica radica en los genes: los cambios (mutaciones) conducen a errores en el código genético y, en consecuencia, a la síntesis incorrecta de proteínas. Esto también puede afectar a las diversas proteínas que forman las fibras musculares.

En la miocardiopatía restrictiva, el músculo cardíaco se endurece. La causa es un exceso de tejido conectivo. La miocardiopatía restrictiva conduce a insuficiencia cardíaca, que generalmente se caracteriza por trastornos respiratorios, edema, tos seca, fatiga, agotamiento, mareos, síncope, palpitaciones y diversas indigestiones. Los afectados tienen menos probabilidades de confundirse, sufrir problemas de memoria o deterioro del rendimiento cognitivo. La miocardiopatía dilatada también puede deberse a un error en los genes de la tropomiosina.

Cuando esta enfermedad cardíaca se manifiesta, a menudo se asocia con insuficiencia cardíaca global y / o insuficiencia cardíaca izquierda progresiva. Además, pueden aparecer trastornos respiratorios, embolias y arritmias cardíacas. Otras dos enfermedades que pueden estar relacionadas con la tropomiosina y que se basan en parte en mutaciones son la miopatía por nemalina, en la que los músculos pueden verse afectados de muchas formas, y la artrogriposis múltiple congénita, en la que las articulaciones se endurecen. Sin embargo, todas estas enfermedades también pueden tener otras causas; las mutaciones en los genes de la tropomiosina son solo una posibilidad.