Titin هو المصطلح المستخدم لوصف زوج من سلاسل البولي ببتيد العملاقة التي تشكل ثالث أكثر البروتينات وفرة في الأورام اللحمية لمجموعة واسعة من عضلات الهيكل العظمي والقلب.
Titin هو أحد أكبر البروتينات المعروفة من حيث عدد بقايا الأحماض الأمينية ، وبالتالي من حيث الوزن الجزيئي. يُعرف هذا البروتين أيضًا باسم connectin وهو موجود في كل من الفقاريات واللافقاريات.
هيكل Titina (المصدر: جواهر سواميناثان وموظفو MSD في المعهد الأوروبي للمعلومات الحيوية عبر ويكيميديا كومنز)
تم وصفه بهذا الاسم (connectin) لأول مرة في عام 1977 وفي عام 1979 تم تعريفه على أنه النطاق المزدوج في الجزء العلوي من هلام الرحلان الكهربائي في مواد هلامية بولي أكريلاميد تحت ظروف تغيير طبيعة (مع كبريتات دوديسيل الصوديوم). في عام 1989 تم إنشاء موقعه بواسطة الفحص المجهري المناعي.
جنبا إلى جنب مع بروتين كبير آخر ، نيبولين ، يعتبر التيتين أحد المكونات الرئيسية للشبكة المرنة للهيكل الخلوي للخلية العضلية التي تتعايش مع الخيوط السميكة (الميوسين) والخيوط الرقيقة (الأكتين) داخل الأورام اللحمية ؛ لدرجة أنه يُعرف بالنظام الخيطي الثالث لألياف العضلات.
الخيوط السميكة والرقيقة هي المسؤولة عن توليد القوة النشطة ، بينما تحدد خيوط التيتين مرونة اللزوجة في الأورام اللحمية.
القسيم العضلي هو الوحدة المتكررة لللييفات العضلية (ألياف العضلات). يبلغ طوله حوالي 2 ميكرومتر ويتم تحديده بواسطة "لويحات" أو خطوط تسمى خطوط Z ، والتي تقسم كل عضل ليفي إلى أجزاء مخططة ذات حجم محدد.
تتجمع جزيئات تيتين في خيوط خيطية طويلة للغاية ومرنة ورقيقة وقابلة للتوسيع. تيتين هو المسؤول عن مرونة العضلات الهيكلية ويعتقد أنه يعمل كسقالة جزيئية تحدد التجميع الصحيح للقسيم العضلي في اللييفات العضلية.
بناء
في الفقاريات ، يحتوي التيتين على حوالي 27000 من مخلفات الأحماض الأمينية ويبلغ وزن جزيئي حوالي 3 MDa (3000 كيلو دالتون). وهو يتألف من سلسلتين عديد الببتيد تعرفان باسم T1 و T2 ، والتي لها تركيبات كيميائية مماثلة وخصائص مستضدية مماثلة.
يوجد في عضلات اللافقاريات "تيتين صغيرة" يتراوح وزنها الجزيئي بين 0.7 و 1.2 مليون دالتون. تشمل هذه المجموعة من البروتينات بروتين "twitchin" من Caenorhabditis elegans وبروتين "Projectin" الموجود في جنس ذبابة الفاكهة.
تيتين الفقاريات عبارة عن بروتين معياري يتكون أساسًا من الغلوبولين المناعي والمجالات الشبيهة بالفيبرونيكتين III (تشبه FNIII) مرتبة جنبًا إلى جنب. لديها منطقة مرنة غنية بالبرولين ، وحمض الجلوتاميك ، ومخلفات فالين والليسين المعروفة باسم مجال PEVK ، ومجال سيرين كيناز آخر في نهايتها الطرفية الكربوكسيلية.
يبلغ طول كل مجال حوالي 100 من الأحماض الأمينية ويعرف باسم الفئة الأولى تيتين (المجال الشبيه بالفيبرونيكتين III) والفئة الثانية التيتين (المجال الشبيه بالجلوبيولين المناعي). يتم طي كلا المجالين إلى هياكل "شطيرة" بطول 4 نانومتر تتكون من صفائح β مضادة.
يحتوي جزيء الرابط القلبي على 132 نموذجًا متكررًا لمجال الغلوبولين المناعي و 112 نموذجًا متكررًا يشبه الفبرونيكتين المجال الثالث.
الجين المشفر لهذه البروتينات (TTN) هو "بطل" الإنترونات لأنه يحتوي على ما يقرب من 180 منها في الداخل.
تتم معالجة نسخ الوحدات الفرعية بشكل تفاضلي ، خاصةً مناطق الترميز الخاصة بالجلوبيولين المناعي (Ig) والمجالات الشبيهة بـ PEVK ، والتي تؤدي إلى ظهور أشكال إسوية ذات خصائص قابلة للتمدد مختلفة.
المميزات
تعتمد وظيفة titin في الأورام اللحمية على ارتباطها بهياكل مختلفة: يتم ربط نهايتها الطرفية C بالخط M ، بينما يتم ربط الطرف N لكل titin بالخط Z.
تعمل بروتينات النيبولين والتيتين بمثابة "حكام جزيئي" ينظمان طول الخيوط السميكة والرقيقة على التوالي. يمتد Titin ، كما ذكرنا ، من القرص Z إلى ما وراء الخط M ، في وسط قسيم عضلي ، وينظم طوله ، ويمنع التمدد المفرط للألياف العضلية.
لقد ثبت أن طي وفتح titin يساعد في عملية تقلص العضلات ، أي أنه يولد العمل الميكانيكي الذي يحقق تقصير أو تمديد الساركوميرات ؛ بينما الألياف السميكة والرقيقة هي المحركات الجزيئية للحركة.
يشارك Titin في صيانة الخيوط السميكة في وسط القسيم العضلي وتكون أليافه مسؤولة عن توليد التوتر السلبي أثناء تمدد القسيم العضلي.
وظائف أخرى
بالإضافة إلى مشاركتها في توليد القوة اللزجة المرنة ، فإن للتيتين وظائف أخرى ، من بينها:
- المشاركة في أحداث التأشير الميكانيكية والكيميائية من خلال ارتباطها ببروتينات ساركوميرية وغير ساركوميرية أخرى
- التنشيط الذي يعتمد على الطول للجهاز المقلص
- جمعية ساركوميرز
- المساهمة في تركيب ووظيفة الهيكل الخلوي في الفقاريات ، من بين أمور أخرى.
أظهرت دراسات معينة أنه في الخلايا البشرية وأجنة ذبابة الفاكهة ، يلعب التيتين وظيفة أخرى كبروتين كروموسومي. تتوافق الخصائص المرنة للبروتين المنقى تمامًا مع الخصائص المرنة للكروموسومات من كل من الخلايا الحية والكروموسومات المجمعة في المختبر.
تم إثبات مشاركة هذا البروتين في انضغاط الكروموسومات بفضل تجارب الطفرات الموجهة من الموقع للجين الذي يشفره ، مما يؤدي إلى حدوث عيوب في العضلات والكروموسومات.
Lange et al. في عام 2005 ، أوضح أن مجال titin kinase له علاقة بنظام التعبير المعقد لجينات العضلات ، وهي حقيقة أثبتتها طفرة هذا المجال التي تسبب أمراض العضلات الوراثية.
الأمراض ذات الصلة
ترتبط بعض أمراض القلب بالتغيرات في مرونة التيتين. تؤثر هذه التغييرات بشكل كبير على قابلية التمدد والصلابة الانبساطية السلبية لعضلة القلب ، ويفترض ، الحساسية الميكانيكية.
تم تحديد جين TTN كواحد من الجينات الرئيسية المشاركة في الأمراض البشرية ، لذلك تمت دراسة خصائص ووظائف بروتين القلب على نطاق واسع في السنوات الأخيرة.
يعد اعتلال عضلة القلب المتوسع واعتلال عضلة القلب الضخامي أيضًا نتاج طفرة في العديد من الجينات ، بما في ذلك جين TTN.
المراجع
- Despopoulos، A.، & Silbernagl، S. (2003). أطلس اللون لعلم وظائف الأعضاء (الطبعة الخامسة). نيويورك: ثيم.
- Herman، D.، Lam، L.، Taylor، M.، Wang، L.، Teekakirikul، P.، Christodoulou، D.،… Seidman، CE (2012). اقتطاع تيتين يسبب تمدد عضلة القلب. مجلة نيو إنجلاند الطبية ، 366 (7) ، 619-628.
- كيلر ، ت. (1995). هيكل ووظيفة التيتين والنبيولين. الرأي الحالي في علم الأحياء ، 7 ، 32-38.
- Lange، S.، Lange، S.، Xiang، F.، Yakovenko، A.، Vihola، A.، Hackman، P.،… Gautel، M. (2005). يتحكم مجال كيناز في تيتين في التعبير الجيني للعضلات ودوران البروتين. علم ، 1599-1603.
- لينك ، واشنطن ، وحمداني ، ن. (2014). الأعمال العملاقة: خصائص ووظائف Titin من خلال سميكة ورقيقة. بحوث الدورة الدموية، 114، 1052-1068.
- ماتشادو ، سي ، أندرو ، دي جي (2000). D-TITIN: بروتين عملاق ذو أدوار مزدوجة في الكروموسومات والعضلات. مجلة بيولوجيا الخلية ، 151 (3) ، 639-651.
- ماروياما ، ك. (1997). بروتين مرن عملاق للعضلات. مجلة FASEB ، 11 ، 341-345.
- نيلسون ، DL ، & Cox ، MM (2009). مبادئ Lehninger للكيمياء الحيوية. إصدارات أوميغا (الطبعة الخامسة).
- Rivas-Pardo، J.، Eckels، E.، Popa، I.، Kosuri، P.، Linke، W.، & Fernández، J. (2016). العمل الذي تم عن طريق طي البروتين Titin يساعد على تقلص العضلات. تقارير الخلية ، 14 ، 1339-1347.
- ترينيك ، ج. (1994). تيتين ونيبولين: حكام بروتين في العضلات؟ الاتجاهات في العلوم البيوكيميائية ، 19 ، 405-410.
- Tskhovrebova، L.، & Trinick، J. (2003). تيتين: الخصائص والعلاقات الأسرية. مراجعات الطبيعة ، 4 ، 679-6889.
- وانج ، ك. ، راميريز ميتشل ، آر ، وبالتر ، د. (1984). Titin هو بروتين عضلي ليفي طويل ومرن ونحيل للغاية. بروك. ناتل. أكاد. علوم ، 81 ، 3685-3689.