Elastický proteinový titin se skládá z přibližně 30,000 XNUMX aminokyseliny, což z něj činí největší známý lidský protein. Jako součást sarkomér, nejmenší kontraktilní jednotky kosterních a srdečních svalů, poskytuje titin elastické spojení mezi Z-disky a hlavami myosinu ve formě vláken. Titinová vlákna jsou pasivně předepnuta a myosinová vlákna po kontrakci zatahují, což je zhruba srovnatelné s funkcí předpjaté vratné pružiny stroje.
Co je to titin?
Titin je poměrně obrovský, elastický protein s molekulami hmota asi 3.6 milionu daltonů, ztělesňující největší známou molekulu lidského proteinu. Titin, také známý jako konektin, je důležitou součástí příčně pruhovaných kosterních a srdečních svalů. Když jsou navlečeny dohromady, titin molekuly spojte se a vytvořte elastická titinová vlákna a udržujte myosinová vlákna v poloze v sarkomere, nejmenší kontraktilní jednotce svalů. Po kontrakci a následně relaxace svalu, podporují přemístění myosinových vláken jejich elastickým předpětím. Během klidové fáze svalu poskytují titinová vlákna trvalé svalové napětí. Podle mezinárodně platných pravidel „Mezinárodní unie pro čistou a aplikovanou chemii“ (IUPAC), Proteinů jsou pojmenovány podle aminokyseliny obsahují, a to podle jejich primární posloupnosti. Pokud je toto pravidlo aplikováno na titin, výsledkem je zkratka téměř 190,000 XNUMX písmen, jejichž čtení by trvalo několik hodin.
Anatomie a struktura
V sarkomeru titanová vlákna poskytují elastické spojení mezi kontraktilními myosinovými vlákny a takzvanými Z-disky, které ohraničují každou sarkomeru na obou koncích. Každé jednotlivé myosinové vlákno je na každém ze svých konců spojeno s titinovým vláknem, z nichž každý je ukotven k Z-disku, takže myosinová vlákna jsou držena na místě titanovými vlákny během klidové fáze a také během kontrakční fáze. Přibližně 30,000 XNUMX aminokyseliny jsou organizovány do celkem 320 proteinových domén. Proteinové domény se skládají ze sekvence amino kyseliny které by mohly působit nezávisle na zbytku molekuly proteinu jako nezávislý protein nebo polypeptid a provádět fyziologické funkce. Několik stovek sériově spojených sarkomér tvoří sval nebo myofibril, které se zase spojí a tvoří několik stovek svalových vláken. Pod světelným mikroskopem jsou jednotlivé zóny sarkomér uspořádané paralelně a jedna za druhou viditelné jako příčné pruhování. V každém případě, napravo a nalevo od tmavě se objevujících Z-disků, lze vidět lehčí takzvané I-pásy, které kromě aktinových vláken obsahují hlavně elastický titin.
Funkce a úkoly
Kontraktilní funkce sarkomery, nejmenší funkční jednotky v pruhované svalové buňce, se spoléhá na myosinová vlákna, která se během svalové kontrakce teleskopují, což způsobuje zkrácení sarkomery. Aby se zajistilo, že zkrácení myosinových vláken ovlivní celý sval, jsou spojeny na obou stranách titanovými vlákny, která jsou zase ukotvena k Z-diskům. To znamená, že titinová vlákna tvoří elastické spojení mezi myosinovými vlákny a Z-disky. Titinová vlákna poskytují určitý druh předpětí, aby udržovala myosinová vlákna v centrální poloze mezi aktinovými vlákny, která je obklopují, a to jak v uvolněném, tak v uzavřeném stavu. Pružnost titinu zajišťuje, že kontrakce a relaxace fáze svalu navzájem trhaně nesledují, ale zpomalují se a lze je lépe ovládat, pokud jde o jemné ovládání motoru. Titanová vlákna dále působí proti poškození svalových vláken při silném a násilném působení strečink pružným „poddajným“. Kromě toho titinová vlákna zvyšují celkovou vzdálenost, kterou může sval celkově zkrátit, protože titanová vlákna se také zkracují během kontrakční fáze a zvyšují délku kontraktilní dráhy sarkomery. Během relaxace fáze svalu je působení titinových vláken srovnatelné s fungujícím principem vratné pružiny díky jejich základnímu napětí. Pružnost titinu tak pasivně podporuje práci antagonistického svalu, což v zásadě zajišťuje, že sarkomery jsou „staženy“ zpět do své původní délky.
Nemoci
Svalová onemocnění a potíže, které lze připsat nesprávné funkci strukturního proteinového titinu, nejsou známy. Pravděpodobně nejznámější svalové onemocnění, ve kterém hraje roli také titin, je bolest svalů, s nimiž se téměř každý během svého života setká jednou nebo vícekrát. Podle nedávných zjištění bolest svalů je způsoben mikrotrhlinami na Z-discích sarkomér a destrukcí přidržovacích struktur pro titin a další Proteinů zapojen. S největší pravděpodobností typický bolest svalů pochází z reakce svalových buněk na miniúrazy. Vznikají bolestivé zánětlivé reakce, které by měly umožnit rychlou opravu sarkomér. V souvislosti se bolestí svalů stále přetrvává názor, že je to způsobeno překyselením svalu kyselina mléčná, předpoklad, který byl od té doby vyvrácen. Myasthenia gravis je vzácné neuromuskulární onemocnění, kterého se účastní také titin. Jde o poruchu přenosu motorického signálu do svalových buněk. Autoantibodies zablokovat acetylcholin receptory koncové desky motoru. Autoantibodies zaměřte se na vlastní tkáně těla nebo hormonů. U většiny pacientů trpících myasthenia gravis, protilátky lze detekovat proti proteinovému fragmentu MGT30. Toto je polypeptid s molekulou hmota 30,000 XNUMX daltonů obsažených v titinu. Detekce protilátky proti substruktuře titinu je užitečný v diferenciální diagnostika podezření na přítomnost autoimunitního onemocnění myasthenia gravis.
