트로포 닌 : 특성, 구조, 기능 및 테스트 - 생물학 - 2025

트로포 닌 은 척추 동물의 골격근과 심장근에 존재하는 단백질을 가리키는 이름으로, 근육 섬유의 필라멘트와 관련이 있으며 수축 활동 (근육 수축 및 이완) 조절 기능을 가지고 있습니다.

근육 섬유는 근육 조직을 구성하는 세포로, 수축 능력은 정렬되고 내부에 밀접하게 연결된 필라멘트 사이의 상호 작용에 기반하여 대부분의 세포질 부피를 차지합니다.

근육 섬유의 얇은 필라멘트 요소를 그래픽으로 표현 (출처 : Raul654, Wikimedia Commons를 통해)

이 필라멘트는 근섬유로 알려져 있으며 두껍고 얇은 두 종류가 있습니다. 두꺼운 필라멘트는 미오신 II 분자로 구성되고 얇은 필라멘트는 두 개의 다른 단백질과 결합 된 구상 액틴 또는 G 액틴의 중합체입니다.

액틴과 미오신은 모두 인체의 다른 세포와 다른 유기체에서도 발견되며 훨씬 적은 비율로만 발견되며 세포 이동, 세포 외 이입, 세포질 분열 (세포 분열 중) 및 세포 내 소포 트래픽.

트로포 닌과 트로포 미오신은 근육 세포 또는 섬유의 근섬유의 수축 및 이완 과정의 조절에 참여하는 얇은 액틴 필라멘트와 관련된 두 가지 단백질입니다.

이 두 단백질이 기능을 발휘하는 작용 기전은 칼슘의 세포 내 농도와 관련이 있습니다. 트로포 닌 조절 시스템은 골격근 수축의 생리 및 생화학에서 가장 잘 알려진 시스템 중 하나입니다.

이 단백질은 신체에 매우 중요합니다. 현재, 일부 가족 성 또는 선천성 심근 병증은 둘 중 하나 (트로포 닌 또는 트로포 미오신)를 코딩하는 유전자 서열의 돌연변이의 산물 인 것으로 알려져 있습니다.

형질

트로포 닌은 골격근과 심장근에있는 근육 섬유의 얇은 필라멘트에있는 액틴과 연관되어 있으며 화학 양 론적 비율은 1 ~ 7입니다. 즉, 액틴 7 분자 당 트로포 닌 1 분자입니다.

강조된 바와 같이,이 단백질은 혈관 및 내장 근육을 구성하는 평활근 섬유가 아니라 골격 및 심장 줄무늬 근육 섬유의 근섬유에 포함 된 필라멘트에서만 발견됩니다.

일부 저자는 트로포 미오신의 조절 단백질로 생각합니다. 이와 같이 액틴 분자와의 상호 작용을위한 결합 부위를 가지고있어 두꺼운 필라멘트의 미오신과의 상호 작용을 조절하는 능력을 부여합니다.

근섬유에서 트로포 닌과 트로포 미오신 분자의 비율은 1 : 1이며, 이는 존재하는 각 트로포 닌 복합체에 대해 그와 관련된 트로포 미오신 분자가 있음을 의미합니다.

구조

트로포 닌은 트로포 닌 I, 트로포 닌 C 및 트로포 닌 T로 알려진 3 개의 서로 다른 구형 서브 유닛으로 구성된 단백질 복합체로, 합하면 78kDa 정도가됩니다.

인체에는 이러한 각 서브 유닛에 대한 조직 특이 적 변이체가 있으며, 이는 유전 적 및 분자 수준 (이를 코딩하는 유전자에 대해)과 구조적 수준 (아미노산 서열에 대해) 모두에서 서로 다릅니다.

Troponin 서브 유닛 중 하나의 대표 (출처 : Wikimedia Commons를 통해 European Bioinformatics Institute의 Jawahar Swaminathan 및 MSD 직원)

Troponin C 또는 TnC는 세 가지 하위 단위 중 가장 작고 아마도 가장 중요한 하위 단위 중 하나입니다. 그것은 18kDa의 분자량을 가지며 칼슘 (Ca2 +)을 결합하는 부위를 가지고 있습니다.

트로포 닌 T 또는 TnT는 3 개의 서브 유니트의 복합체를 트로포 미오신에 고정시키는 결합 부위를 가지고 있으며 분자량이 30 kDa이고; T 서브 유닛 또는 트로포 미오신 결합 서브 유닛으로도 알려져 있습니다.

아미노산 잔기가 180 개 미만인 트로포 닌 I 또는 TnI는 트로포 닌 T와 분자량이 같지만 구조상 액틴과 결합하는 특수 부위가있어 액틴과 미오신 간의 상호 작용을 차단합니다. 근육 섬유의 수축을 담당하는 현상.

많은 교과서에서는이 서브 유닛을 억제 서브 유닛으로, 트로포 닌의 세 서브 유닛 사이의 분자 "접착제"라고합니다. 액틴에 결합하는 능력과 억제 활성은 TnT 서브 유닛에 의해 매개되는 트로포 미오신과의 연관성에 의해 강화됩니다.

서브 유닛 I에서 억제를 담당하는 서열의 영역은 위치 104와 115 사이에 12 개 아미노산 잔기의 중심 펩티드에 의해 정의되고; 그리고 서브 유닛의 C- 말단 영역은 또한 억제 동안 역할을 갖는다.

풍모

근육 수축에서 트로포 닌의 주요 역할은 칼슘과 결합하는 능력에 달려 있습니다. 왜냐하면이 단백질은 골격근의 얇은 필라멘트에서이 특성을 가진 유일한 성분이기 때문입니다.

트로포 닌이 없으면 얇은 필라멘트는 세포 내 칼슘 농도에 관계없이 두꺼운 필라멘트에 결합하여 수축 할 수 있으므로 트로포 닌의 기능은 트로포 미오신과의 결합을 통해 칼슘이 없을 때 수축을 방지하는 것입니다.

따라서 트로포 닌은 세포 내 칼슘이 충분하지 않을 때 근육 이완을 유지하는 데 중요한 역할을하고, 전기 신경 자극이 칼슘이 근육 섬유로 들어가도록 허용 할 때 근육 수축에 중요한 역할을합니다.

어떻게 이런 일이 발생합니까?

골격 및 심장 줄무늬 근육에서 서로 위로 미끄러지는 얇고 두꺼운 필라멘트 사이의 상호 작용으로 인해 근육 수축이 발생합니다.

이러한 근육의 세포에서 칼슘은 액틴-미오신 상호 작용 (얇고 두꺼운 필라멘트)이 발생하는 데 필수적입니다. 왜냐하면 미오신의 액틴 결합 부위는 트로포 미오신과 칼슘에 반응하는 트로포 닌.

sarcoplasmic reticulum (근육 섬유의 endoplasmic reticulum)에서 나온 칼슘 이온은 troponin의 C subunit에 결합하여 troponin 매개 억제를 중화시키고 근육 수축을 유발합니다.

서브 유닛 I에 의한 억제의 "중화"는 칼슘이 서브 유닛 C에 결합한 후에 발생하며, 이는 3 개의 서브 유닛 사이에 확산되고 액틴 및 트로포 미오신 분자 모두로부터 분리를 허용하는 형태 적 변화를 생성합니다. .

트로포 닌, 트로포 미오신 및 액틴 사이의 이러한 해리는 액틴에 대한 미오신의 결합 부위를 나타냅니다. 그런 다음 후자의 구형 헤드가 액틴 섬유와 상호 작용하고 한 필라멘트가 다른 필라멘트로 이동하여 ATP 의존적 수축을 시작할 수 있습니다.

트로포 닌 테스트

트로포 닌은 심장 병변의 검출을 위해 선호되는 바이오 마커입니다. 이러한 이유로 트로포 닌 검사는 급성 심근 경색과 같은 일부 심장 병리학 적 상태의 생화학 적, 조기 및 / 또는 예방 진단에 널리 사용됩니다.

많은 치료 의사들은이 검사를 통해 흉통 환자에게 무엇을해야하는지, 어떤 치료를해야하는지 결정하는 데 도움이됩니다.

트로포 닌 C 이소 폼은 느린 경련 골격근에서도 발견되기 때문에 일반적으로 트로포 닌 T 및 I 서브 유닛의 검출과 관련이 있습니다. 즉, 그것은 심장에만 국한되지 않습니다.

트로포 닌 검사는 무엇을 기반으로합니까?

트로포 닌 검사는 일반적으로 트로포 닌의 T 및 I 서브 유닛의 심장 동형을 검출하는 면역 학적 검사입니다. 따라서 두 isoform 사이에 존재하는 차이점을 기반으로합니다.

트로포 닌 I 서브 유닛 (cTnI)의 이소 형

심근 조직에는 N- 말단에 32 개 아미노산의 번역 후 "꼬리"가 존재하는 것을 특징으로하는 트로포 닌 I 서브 유닛의 동형이 하나뿐입니다.

이 isoform은 아미노산 꼬리가 다른 isoform의 끝과 다소 차이가 있기 때문에 다른 비 심장 isoform을 인식하지 못하는 특정 단일 클론 항체의 개발 덕분에 감지됩니다.

CTnI는 손상된 조직에서 발현되지 않지만 성인 심장 조직에 고유합니다.

트로포 닌 T 서브 유닛 (cTnT)의 동형

트로포 닌 T 서브 유닛의 심장 동형은 3 개의 다른 유전자로 암호화되며, mRNA는 대체 스 플라이 싱을 거쳐 N- 및 C- 말단에서 가변 서열을 갖는 동형을 생성 할 수 있습니다.

인간의 심장 근육에는 4 개의 TnT 동형이 포함되어 있지만 하나만 성인 심장 조직의 특징입니다. 이것은 아미노산 서열의 N- 말단에 대해 설계된 특정 항체로 검출됩니다.

심장 이소 폼의 T 서브 유닛에 대한 "차세대"테스트는 일부 손상된 골격근 조직이이 이소 폼을 재 발현 할 수 있으므로 항체와의 교차 반응을 얻을 수 있다는 사실에 세심한주의를 기울입니다.

참고 문헌

1. Babuin, L., & Jaffe, AS (2005). 트로포 닌 : 심장 손상을 감지하기 위해 선택되는 바이오 마커. CMAJ, 173 (10), 1191-1202.
2. Collinson, P., Stubbs, P. 및 Kessler, A.-C. (2003). 일상적인 임상 진료에서 급성 관상 동맥 증후군이 의심되는 환자를 평가하기 위해 심장 트로포 닌 T, CK-MB 질량 및 미오글로빈의 진단 가치에 대한 다중 센터 평가. 심장, 89, 280–286.
3. Farah, C. 및 Reinach, F. (1995). 트로포 닌 복합체와 근육 수축 조절. FASEB, 9, 755–767.
4. Keller, T., Peetz, D., Tzikas, S., Roth, A., Czyz, E., Bickel, C.,… Blankenberg, S. (2009). 급성 심근 경색의 조기 진단에서 민감성 트로포 닌 I 분석 New England Journal of Medicine, 361 (9), 868–877.
5. Ross, M., & Pawlina, W. (2006). 조직학. 상관 관계가있는 세포 및 분자 생물학 (5th ed.)에 대한 텍스트 및 아틀라스. Lippincott Williams & Wilkins.
6. 와카바 야시, T. (2015). 근육 수축의 칼슘 조절 메커니즘. 구조적 기반을 추구합니다. Proc. Jpn. Acad. Ser. B, 91, 321-350.