Титин - це термін, що використовується для опису пари гігантських поліпептидних ланцюгів, які складають третій найпоширеніший білок у саркометрі широкого кола скелетних та серцевих м’язів.
Титин є одним з найбільших відомих білків за кількістю амінокислотних залишків, а отже і за молекулярною масою. Цей білок також відомий як коннектин і присутній як у хребетних, так і у безхребетних.
Структура Тітіна (Джерело: Джавахар Свамінанатан та співробітники MSD в Європейському інституті біоінформатики через Wikimedia Commons)
Він був описаний з цією назвою (коннектин) вперше в 1977 р., А в 1979 р. Він був визначений як двосмугова смуга у верхній частині гелю для електрофорезу в поліакриламідних гелях у денатураційних умовах (з додецилсульфатом натрію). У 1989 р. Було встановлено його місце за допомогою імуноелектронної мікроскопії.
Разом з ще одним великим білком, небуліном, титин є одним з основних компонентів еластичної мережі цитоскелету м’язової клітини, який співіснує з товстими нитками (міозин) та тонкими нитками (актином) у саркометрі; настільки, що вона відома як третя нитяча система м’язових волокон.
Товсті і тонкі нитки відповідають за генерацію активної сили, тоді як титинові нитки визначають в'язкість пружності саркомерів.
Саркомер - це повторювана одиниця міофібрил (м’язових волокон). Довжина приблизно 2 мкм і обмежена "бляшками" або лініями, звані Z-лініями, які сегментують кожну міофібрилу на смугасті фрагменти визначеного розміру.
Молекули титина збираються в надзвичайно довгі, гнучкі, тонкі та розтяжні нитчасті нитки. Титин відповідає за еластичність скелетних м’язів і вважається, що він функціонує як молекулярний каркас, який визначає правильний збір саркомерів у міофібрилах.
Будова
У хребетних титин має близько 27 000 амінокислотних залишків і молекулярну масу близько 3 МДа (3000 кДа). Він складається з двох поліпептидних ланцюгів, відомих як Т1 і Т2, які мають схожі хімічні композиції та схожі антигенні властивості.
У м’язах безхребетних є "міні-титини" молекулярною масою від 0,7 до 1,2 МДа. У цю групу білків входить білок «twitchin» від Caenorhabditis elegans та білок «projektin», виявлений у роду Drosophila.
Хребетний титин - це модульний білок, що складається головним чином з імуноглобуліну та фібронектину III-подібних (FNIII-подібних) доменів, розташованих у тандемі. Він має еластичну область, багату залишками проліну, глутамінової кислоти, валіну та лізину, відомими як домен PEVK, та іншим доменом серинкінази на своєму кінцевому кінцевому кінці.
Кожен з доменів має приблизно 100 амінокислот і відомий як титин I класу (фібронектиноподібний домен III) та титин класу II (імуноглобуліноподібний домен). Обидва домени складаються в "сендвіч" структури довжиною 4 нм, що складаються з антипаралельних β-листів.
Серцева молекула коннектину містить 132 мотиви повторення домену імуноглобуліну та 112 фібронектиноподібних доменів III повторення.
Кодуючий ген для цих білків (TTN) є "чемпіоном" інтронів, оскільки в ньому майже 180 таких.
Стенограми субодиниць диференційовано обробляються, особливо області кодування імуноглобулінових (Ig) та PEVK-подібних доменів, які породжують ізоформи з різними розширюваними властивостями.
Особливості
Функція титину в саркомерах залежить від його зв’язку з різними структурами: його С-кінцевий кінець прикріплений до лінії М, тоді як N-кінцевий кінець кожного титину прив’язаний до лінії Z.
Білки небулін і титин діють як "молекулярні лінійки", що регулюють довжину відповідно товстих і тонких ниток. Титин, як згадувалося, поширюється від диска Z до межі лінії М, в центрі саркомеру, і регулює його довжину, запобігаючи перенапруження м’язового волокна.
Було показано, що згортання та розгортання титину сприяє процесу скорочення м’язів, тобто створює механічну роботу, яка досягає скорочення або розширення саркомерів; тоді як товсті і тонкі волокна - це молекулярні двигуни руху.
Титин бере участь у підтримці товстих ниток у центрі саркомеру, а його волокна відповідають за генерацію пасивного натягу під час розтягування саркомерів.
Інші функції
Крім участі в генерації в'язкопружної сили, титин виконує й інші функції, серед яких:
-Участь у механічно-хімічних сигнальних подіях через його зв'язок з іншими саркомерними та не саркомерними білками
-Залежно від активації скорочувального апарату
-Складання саркомерів
-Розмір у структурі та функції цитоскелету у хребетних, серед інших.
Певні дослідження показали, що в клітинах людини та ембріонах дрозофіли титин виконує ще одну функцію як хромосомного білка. Еластичні властивості очищеного білка чудово відповідають еластичним властивостям хромосом як живих клітин, так і хромосом, зібраних in vitro.
Участь цього білка в ущільненні хромосом була продемонстрована завдяки експериментальному мутагенезу з використанням гена, який кодує його, в результаті чого виникають як м'язові, так і хромосомні дефекти.
Ланге та ін. У 2005 р. Продемонстровано, що домен титінакінази має відношення до складної системи експресії м'язових генів, що підтверджується мутацією цього домену, що викликає спадкові захворювання м'язів.
Супутні патології
Деякі захворювання серця пов'язані зі зміною еластичності титину. Такі зміни сильно впливають на розтяжність і пасивну діастолічну жорсткість міокарда і, імовірно, на механосенсибільність.
Ген TTN був визначений як один з основних генів, що беруть участь у захворюваннях людини, тому властивості та функції серцевого білка в останні роки широко вивчалися.
Розширена кардіоміопатія та гіпертрофічна кардіоміопатія також є продуктом мутації декількох генів, включаючи ген TTN.
Список літератури
- Despopoulos, A., & Silbernagl, S. (2003). Кольоровий атлас фізіології (5-е видання). Нью-Йорк: Тієме.
- Herman, D., Lam, L., Taylor, M., Wang, L., Teekakirikul, P., Christodoulou, D.,… Seidman, CE (2012). Відсікання титина, що викликає розширену кардіоміопатію. Журнал медицини Нової Англії, 366 (7), 619–628.
- Келлер, Т. (1995). Будова та функції титину та небуліну. Сучасна думка з біології, 7, 32–38.
- Ланге, С., Ланге, С., Сян, Ф., Яковенко, А., Віхола, А., Хакман, П.,… Гаутель, М. (2005). Домен Кінази Titin контролює експресію генів м'язів та оборот протеїну. Наука, 1599-1603.
- Linke, WA, & Hamdani, N. (2014). Гігантський бізнес: властивості і функції Тітіна через товсті та тонкі. Циркуляційне дослідження, 114, 1052-1068.
- Machado, C., та Andrew, DJ (2000). D-TITIN: гігантський білок з подвійними ролями в хромосомах і м'язах. Журнал клітинної біології, 151 (3), 639–651.
- Маруяма, К. (1997). Гігантський еластичний білок м’язів. Журнал FASEB, 11, 341–345.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Принципи біохімії Ленінгера. Видання «Омега» (5-е видання).
- Rivas-Pardo, J., Eckels, E., Popa, I., Kosuri, P., Linke, W., & Fernández, J. (2016). Робота, виконана складанням білка Titin, сприяє скороченню м’язів. Стільникові звіти, 14, 1339-1347.
- Тринік, Дж. (1994). Титин та небулін: білкові лінійки в м’язах? Тенденції біохімічних наук, 19, 405–410.
- Цхоребова, Л. та Тринік, Дж. (2003). Тітін: Властивості та сімейні стосунки. Огляди природи, 4, 679-6889.
- Ван, К., Рамірес-Мітчелл, Р., і Палтер, Д. (1984). Титин - надзвичайно довгий, гнучкий і стрункий міофібрилярний білок. Зб. Natl. Акад. Sci., 81, 3685-3689.