TROPONIN: CIRI, STRUKTUR, FUNGSI DAN UJIAN - BIOLOGI - 2026

Troponin adalah nama yang diberikan untuk protein yang terdapat pada otot rangka dan jantung vertebrata, yang terkait dengan filamen pada serat otot dan yang mempunyai fungsi dalam pengaturan aktivitas kontraktil (kontraksi otot dan relaksasi).

Serat otot adalah sel yang membentuk tisu otot, yang keupayaan penguncupannya didasarkan pada interaksi antara filamen yang disusun dan berkait rapat di dalamnya, menempati sebahagian besar isipadu sitoplasma.

Perwakilan grafik elemen filamen tipis pada serat otot (Sumber: Raul654, melalui Wikimedia Commons)

Filamen ini dikenali sebagai myofilaments dan terdapat dua kelas: tebal dan nipis. Filamen tebal terdiri daripada molekul myosin II, sementara filamen nipis adalah polimer aktin globular atau G-aktin dalam hubungannya dengan dua protein lain.

Aktin dan myosin juga terdapat di sel-sel lain dari tubuh manusia dan organisma lain, hanya dalam bahagian yang jauh lebih kecil dan berpartisipasi dalam proses yang berbeza seperti penghijrahan sel, eksositosis, dalam sitokinesis (semasa pembahagian sel) dan bahkan di trafik vesikular intraselular.

Troponin dan tropomyosin adalah dua protein yang berkaitan dengan filamen aktin nipis yang berpartisipasi dalam pengaturan proses pengecutan dan relaksasi myofibril sel otot atau serat.

Mekanisme tindakan di mana kedua protein ini menjalankan fungsinya berkaitan dengan kepekatan kalsium intraselular. Sistem peraturan troponin adalah salah satu sistem yang paling terkenal dalam fisiologi dan biokimia kontraksi otot rangka.

Protein ini sangat penting untuk tubuh. Pada masa ini, sudah pasti diketahui bahawa beberapa kardiomiopati keluarga atau kongenital adalah produk mutasi dalam urutan gen yang memberi kod untuk salah satu daripada kedua-duanya (troponin atau tropomyosin).

ciri-ciri

Troponin dikaitkan dengan aktin dalam filamen tipis serat otot pada otot rangka dan jantung dalam nisbah stoikiometrik 1 hingga 7, iaitu satu molekul troponin untuk setiap 7 molekul aktin.

Protein ini, seperti yang telah disorot, terdapat secara eksklusif dalam filamen yang terdapat di dalam myofibril serat otot rangka dan jantung, dan bukan pada serat otot licin yang membentuk otot vaskular dan viseral.

Ia difahami oleh beberapa penulis sebagai protein pengatur tropomiosin. Seperti ini, ia mempunyai laman web pengikat untuk interaksi dengan molekul aktin, yang memberikannya kemampuan untuk mengatur interaksinya dengan myosin dari filamen tebal.

Dalam myofilaments, nisbah antara molekul troponin dan tropomyosin adalah 1 hingga 1, yang bermaksud bahawa untuk setiap kompleks troponin yang ada terdapat molekul tropomiosin yang berkaitan dengannya.

Struktur

Troponin adalah kompleks protein yang terdiri dari tiga subunit globular yang berbeza yang dikenal sebagai troponin I, troponin C, dan troponin T, yang bersama-sama menambah lebih kurang 78 kDa.

Di dalam tubuh manusia terdapat varian khusus tisu untuk setiap subunit ini, yang berbeza antara satu sama lain baik pada tahap genetik dan molekul (berkenaan dengan gen yang menyandikannya), dan pada tahap struktur (berkenaan dengan urutan asid amino mereka).

Perwakilan salah satu subunit Troponin (Sumber: Jawahar Swaminathan dan kakitangan MSD di Institut Bioinformatik Eropah melalui Wikimedia Commons)

Troponin C atau TnC adalah yang terkecil daripada tiga subunit dan mungkin salah satu yang paling penting. Ia mempunyai berat molekul 18 kDa dan mempunyai tapak untuk mengikat kalsium (Ca2 +).

Troponin T atau TnT adalah yang mempunyai laman pengikat untuk merangkul kompleks ketiga-tiga subunit ke tropomyosin dan mempunyai berat molekul 30 kDa; ia juga dikenali sebagai subunit T atau subunit pengikat tropomyosin.

Troponin I atau TnI, dengan sedikit lebih daripada 180 residu asid amino, mempunyai berat molekul yang sama dengan troponin T, tetapi dalam strukturnya ia mempunyai tapak khas untuk mengikat aktin, menyekat interaksi antara yang terakhir dan myosin, yang fenomena yang bertanggungjawab untuk pengecutan gentian otot.

Banyak buku teks merujuk subunit ini sebagai subunit penghambat dan sebagai "gam" molekul di antara tiga subunit troponin. Keupayaannya untuk mengikat aktin dan aktiviti penghambatannya ditingkatkan dengan perkaitannya dengan tropomiosin, dimediasi oleh subunit TnT.

Telah ditunjukkan bahawa, dalam subunit I, kawasan urutan yang bertanggungjawab untuk penghambatan ditentukan oleh peptida pusat 12 residu asid amino antara kedudukan 104 dan 115; dan bahawa kawasan terminal-C subunit juga berperanan semasa penghambatan.

ciri-ciri

Peranan utama Troponin dalam pengecutan otot bergantung pada kemampuannya mengikat kalsium, kerana protein ini adalah satu-satunya komponen filamen nipis pada otot rangka yang mempunyai sifat ini.

Sekiranya tidak ada troponin, filamen nipis dapat mengikat filamen tebal dan berkontraksi, tanpa mengira kepekatan kalsium intraselular, jadi fungsi troponin adalah untuk mencegah kontraksi dengan ketiadaan kalsium melalui kaitannya dengan tropomiosin.

Oleh itu, troponin memainkan peranan penting dalam mengekalkan kelonggaran otot apabila kalsium intraselular tidak mencukupi, dan dalam pengecutan otot apabila rangsangan saraf elektrik membolehkan kalsium memasuki serat otot.

Bagaimana ini berlaku?

Pada otot skeletal dan jantung, pengecutan otot berlaku berkat interaksi antara filamen nipis dan tebal yang saling meluncur.

Dalam sel-sel otot-otot ini, kalsium penting untuk interaksi aktin-myosin (filamen nipis dan tebal) berlaku, kerana tapak pengikat aktin untuk myosin "disembunyikan" oleh tindakan bersama tropomyosin dan troponin, yang merupakan tindak balas kalsium.

Ion kalsium dari retikulum sarkoplasma (retikulum endoplasma serat otot) mengikat subunit C troponin, meneutralkan perencatan troponin yang dimediasi dan mencetuskan kontraksi otot.

"Peneutralan" penghambatan yang disebabkan oleh subunit I berlaku setelah pengikatan kalsium ke subunit C, yang menghasilkan perubahan konformasi yang menyebar di antara ketiga subunit dan memungkinkan pemisahan mereka dari molekul aktin dan tropomiosin .

Perbezaan antara troponin, tropomyosin, dan aktin mendedahkan laman web pengikat myosin pada aktin. Oleh itu, kepala globular yang terakhir dapat berinteraksi dengan serat aktin dan memulakan penguncupan yang bergantung pada ATP dengan anjakan satu filamen ke atas yang lain.

Ujian Troponin

Troponin adalah biomarker pilihan untuk mengesan lesi jantung. Atas sebab ini, ujian troponin banyak digunakan dalam diagnosis biokimia, awal dan / atau pencegahan beberapa keadaan patologi jantung seperti infark miokard akut.

Ujian ini dijumpai oleh banyak doktor yang merawat untuk membantu membuat keputusan mengenai apa yang harus dilakukan dan rawatan apa yang harus diberikan kepada pesakit dengan sakit dada.

Umumnya dikaitkan dengan pengesanan subunit troponin T dan I, kerana isoform troponin C juga terdapat pada otot rangka yang perlahan; iaitu, tidak khusus untuk hati.

Berdasarkan apa ujian troponin?

Ujian troponin biasanya merupakan ujian imunologi yang mengesan isoform jantung subunit T dan I troponin. Jadi, ia berdasarkan perbezaan yang wujud antara kedua-dua isoform.

Isoform subunit troponin I (cTnI)

Dalam tisu otot miokardium hanya terdapat satu isoform subunit troponin I, yang dicirikan oleh adanya "ekor" pasca translasi 32 asid amino pada hujung N-terminalnya.

Isoform ini dikesan berkat pengembangan antibodi monoklonal tertentu yang tidak mengenali isoform bukan jantung yang lain, kerana ekor asid amino lebih kurang 50% berbeza dari hujung isoform lain.

CTnI tidak dinyatakan dalam tisu yang rosak, tetapi unik untuk tisu jantung orang dewasa.

Isoform subunit troponin T (cTnT)

Isoform jantung subunit T troponin dikodekan dalam tiga gen yang berbeza, mRNA yang dapat menjalani penyambungan alternatif yang menghasilkan pengeluaran isoform dengan urutan berubah-ubah pada N- dan C-termini.

Walaupun otot jantung manusia mengandungi 4 isoform TnT, hanya satu yang menjadi ciri tisu jantung dewasa. Ini dikesan dengan antibodi spesifik yang direka terhadap ujung terminal N dari urutan asid amino.

Ujian "generasi seterusnya" untuk subunit T isoform jantung memperhatikan fakta bahawa beberapa tisu otot rangka yang cedera dapat mengekspresikan semula isoform ini, sehingga reaksi silang dengan antibodi dapat diperoleh.

Rujukan

1. Babuin, L., & Jaffe, AS (2005). Troponin: penanda bio pilihan untuk mengesan kecederaan jantung. CMAJ, 173 (10), 1191-1202.
2. Collinson, P., Stubbs, P., & Kessler, A.-C. (2003). Penilaian multisentrik terhadap nilai diagnostik troponin T jantung, jisim CK-MB, dan myoglobin untuk menilai pesakit dengan sindrom koronari akut yang disyaki dalam amalan klinikal rutin. Hati, 89, 280–286.
3. Farah, C., & Reinach, F. (1995). Kompleks troponin dan peraturan pengecutan otot. FASEB, 9, 755-767.
4. Keller, T., Peetz, D., Tzikas, S., Roth, A., Czyz, E., Bickel, C.,… Blankenberg, S. (2009). Pemeriksaan Troponin I Sensitif dalam Diagnosis Awal Infarksi Miokard Akut. Jurnal Perubatan New England, 361 (9), 868-877.
5. Ross, M., & Pawlina, W. (2006). Histologi. Teks dan Atlas dengan biologi sel dan molekul yang berkorelasi (edisi ke-5.). Lippincott Williams & Wilkins.
6. Wakabayashi, T. (2015). Mekanisme pengawalan kalsium pengecutan otot. Dalam mencapai asas strukturnya. Pro. Jpn. Acad. Ser. B, 91, 321-350.