Titin adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan sepasang rantai polipeptida raksasa yang membentuk protein ketiga paling banyak dalam sarkoma dari pelbagai otot rangka dan jantung.
Titin adalah salah satu protein yang diketahui terbesar dari segi jumlah residu asid amino, dan oleh itu dari segi berat molekul. Protein ini juga dikenali sebagai connectin dan terdapat di kedua-dua vertebrata dan invertebrata.
Struktur Titina (Sumber: Jawahar Swaminathan dan kakitangan MSD di Institut Bioinformatik Eropah melalui Wikimedia Commons)
Ia digambarkan dengan nama ini (connectin) untuk pertama kalinya pada tahun 1977 dan pada tahun 1979 ia didefinisikan sebagai jalur dua di bahagian atas gel elektroforesis dalam gel poliakrilamida dalam keadaan denaturasi (dengan natrium dodecyl sulfate). Pada tahun 1989 lokasinya ditubuhkan dengan mikroskop imunoelektron.
Bersama dengan protein besar lain, nebulin, titin adalah salah satu komponen utama rangkaian elastik sitoskeleton sel otot yang wujud bersama filamen tebal (myosin) dan filamen nipis (aktin) di dalam sarcomeres; sehinggakan ia dikenali sebagai sistem filamen ketiga dari serat otot.
Filamen tebal dan nipis bertanggungjawab untuk penghasilan daya aktif, sementara filamen titin menentukan viskelastisitas sarkoma.
Sarcomere adalah unit berulang myofibril (serat otot). Panjangnya kira-kira 2 µm dan dibatasi oleh "plak" atau garis yang disebut garis Z, yang menyegmentasikan setiap myofibril menjadi serpihan belang dengan ukuran yang ditentukan.
Molekul titin berkumpul menjadi helai filamen yang sangat panjang, fleksibel, nipis dan boleh diperluas. Titin bertanggungjawab untuk keanjalan otot rangka dan dipercayai berfungsi sebagai perancah molekul yang menentukan pemasangan sarkoma yang betul di myofibrils.
Struktur
Pada vertebrata, titin mempunyai kira-kira 27,000 residu asid amino dan berat molekul sekitar 3 MDa (3,000 kDa). Ia terdiri daripada dua rantai polipeptida yang dikenali sebagai T1 dan T2, yang mempunyai komposisi kimia yang serupa dan sifat antigenik yang serupa.
Dalam otot invertebrata terdapat "titin mini" antara berat molekul 0,7 dan 1,2MDa. Kumpulan protein ini merangkumi protein "twitchin" dari Caenorhabditis elegans dan protein "projectin" yang terdapat dalam genus Drosophila.
Titin vertebra adalah protein modular yang terdiri terutamanya dari domain imunoglobulin dan fibronektin III (seperti FNIII) yang disusun secara bersesuaian. Ia mempunyai kawasan elastik yang kaya dengan residu proline, asid glutamat, valin dan lisin yang dikenali sebagai domain PEVK, dan domain serin kinase lain di hujung terminal karboksilnya.
Setiap domain mempunyai panjang kira-kira 100 asid amino dan dikenali sebagai titin kelas I (domain III seperti fibronektin) dan titin kelas II (domain seperti imunoglobulin). Kedua-dua domain dilipat menjadi struktur "sandwic" sepanjang 4 nm yang terdiri daripada kepingan β antiparallel.
Molekul connectin jantung mengandungi 132 motif ulangan domain imunoglobulin dan 112 motif ulangan domain III seperti fibronektin.
Gen pengekodan protein ini (TTN) adalah "juara" intron kerana mempunyai hampir 180 dari dalamnya.
Transkrip subunit diproses secara berbeza, terutama kawasan pengekodan domain imunoglobulin (Ig) dan PEVK, yang menimbulkan isoform dengan sifat yang boleh diperluas.
ciri-ciri
Fungsi titin dalam sarcomeres bergantung pada kaitannya dengan struktur yang berbeza: hujung C-terminalnya berlabuh ke garis M, sementara ujung N-terminal setiap titin berlabuh ke garis Z.
Protein nebulin dan titin bertindak sebagai "pembaris molekul" yang masing-masing mengatur panjang filamen tebal dan nipis. Titin, seperti yang disebutkan, memanjang dari cakera Z hingga melintasi garis M, di tengah sarkere, dan mengatur panjangnya, mencegah melebar serat otot.
Telah ditunjukkan bahawa lipatan dan pembukaan titin membantu proses pengecutan otot, iaitu, ia menghasilkan kerja mekanikal yang mencapai pemendekan atau pemanjangan sarcomeres; sementara gentian tebal dan nipis adalah motor pergerakan molekul.
Titin mengambil bahagian dalam pemeliharaan filamen tebal di tengah sarcomere dan gentiannya bertanggungjawab untuk menghasilkan ketegangan pasif semasa peregangan sarcomeres.
Fungsi lain
Selain penyertaannya dalam penghasilan kekuatan viskoelastik, titin mempunyai fungsi lain, antaranya adalah:
-Penyertaan dalam acara pensinyalan mekano-kimia melalui hubungannya dengan protein sarkoma dan bukan sarkerik lain
-Pengaktifan bergantung pada panjang alat kontraktil
-Perhimpunan sarker
-Kontribusi dalam struktur dan fungsi sitoskeleton pada vertebrata, antara lain.
Kajian tertentu menunjukkan bahawa pada sel manusia dan embrio Drosophila, titin mempunyai fungsi lain sebagai protein kromosom. Sifat elastik protein yang disucikan sesuai dengan sifat elastik kromosom dari kedua-dua sel hidup dan kromosom yang dipasang secara in vitro.
Penyertaan protein ini dalam pemadatan kromosom telah ditunjukkan berkat eksperimen mutagenesis gen yang mengekodkannya, yang mengakibatkan kecacatan otot dan kromosom.
Lange et al. Pada tahun 2005, menunjukkan bahawa domain titin kinase mempunyai kaitan dengan sistem ekspresi gen otot yang kompleks, suatu fakta yang ditunjukkan oleh mutasi domain ini yang menyebabkan penyakit otot keturunan.
Patologi berkaitan
Beberapa penyakit jantung dikaitkan dengan perubahan keanjalan titin. Perubahan sedemikian sangat mempengaruhi kebolehpanjangan dan kekakuan diastolik pasif miokardium dan, mungkin, mekanosensitiviti.
Gen TTN telah dikenal pasti sebagai salah satu gen utama yang terlibat dalam penyakit manusia, jadi sifat dan fungsi protein jantung telah banyak dikaji dalam beberapa tahun terakhir.
Kardiomiopati dilatasi dan kardiomiopati hipertrofik juga merupakan produk mutasi beberapa gen, termasuk gen TTN.
Rujukan
- Despopoulos, A., & Silbernagl, S. (2003). Atlas Warna Fisiologi (edisi ke-5). New York: Thieme.
- Herman, D., Lam, L., Taylor, M., Wang, L., Teekakirikul, P., Christodoulou, D.,… Seidman, CE (2012). Pemotongan Titin Menyebabkan Kardiomiopati Dilatasi. Jurnal Perubatan New England, 366 (7), 619–628.
- Keller, T. (1995). Struktur dan fungsi titin dan nebulin. Pendapat Semasa dalam Biologi, 7, 32–38.
- Lange, S., Lange, S., Xiang, F., Yakovenko, A., Vihola, A., Hackman, P.,… Gautel, M. (2005). Domain Kinase Titin Mengawal Ekspresi Gen Otot dan Perolehan Protein. Sains, 1599-1603.
- Linke, WA, & Hamdani, N. (2014). Perniagaan Gigantic: Sifat dan Fungsi Titin Melalui Tebal dan Tipis. Penyelidikan Edaran, 114, 1052-1068.
- Machado, C., & Andrew, DJ (2000). D-TITIN: Protein Gergasi dengan Peranan Ganda dalam Kromosom dan Otot. Jurnal Biologi Sel, 151 (3), 639–651.
- Maruyama, K. (1997). Protein otot elastik gergasi. Jurnal FASEB, 11, 341–345.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger. Edisi Omega (edisi ke-5).
- Rivas-Pardo, J., Eckels, E., Popa, I., Kosuri, P., Linke, W., & Fernández, J. (2016). Kerja Selesai oleh Titin Protein Folding Membantu Pengecutan Otot. Laporan Sel, 14, 1339-1347.
- Trinick, J. (1994). Titin dan nebulin: pembaris protein dalam otot? Trend Sains Biokimia, 19, 405–410.
- Tskhovrebova, L., & Trinick, J. (2003). Titin: Harta dan Hubungan Keluarga. Ulasan Alam, 4, 679-6889.
- Wang, K., Ramirez-Mitchell, R., & Palter, D. (1984). Titin adalah protein myofibrillar yang sangat panjang, fleksibel, dan langsing. Pro. Natl. Acad. Sci., 81, 3685-3689.