Tropomyosine

La protéine Tropomyosine se produit principalement dans les muscles striés et participe à la contraction musculaire. Les mutations génétiques peuvent affecter la structure des molécules de tropomyosine produites et ainsi provoquer un certain nombre de maladies - y compris diverses formes de cardiomyopathie, ainsi que l'arthrogrypose multiplex congénitale et la myopathie à la némaline.

Qu'est-ce que la tropomyosine?

La tropomyosine est une protéine présente dans le corps humain principalement dans les muscles squelettiques. Le biochimiste Kenneth Bailey a décrit la protéine pour la première fois en 1946. Un seul muscle se compose de nombreux faisceaux de fibres musculaires, qui à leur tour sont constitués des fibres musculaires.

Chaque fibre n'est pas composée d'une seule cellule musculaire clairement définie, mais d'un tissu avec de nombreux noyaux cellulaires. Au sein de ces unités, les myofibrilles représentent des fibres plus fines; leurs sections transversales sont appelées sarcomères. Un sarcomère est composé de deux types de brins qui sont alternativement poussés l'un dans l'autre, comme un engrenage ou une fermeture à glissière. Certains de ces brins sont de la myosine, les autres sont un complexe d'actine et de tropomyosine. Dans ce complexe, les molécules d'actine forment une chaîne épaisse autour de laquelle deux brins de tropomyosine sont enroulés.

Anatomie et structure

La tropomyosine se compose de deux parties: α et β. Les deux blocs de construction ont un total de 568 acides aminés, dont 284 sont de l'α-tropomyosine et 284 sont de la β-tropomyosine. Ces acides aminés s'alignent dans une rangée et forment de longues chaînes avant de finalement se rejoindre pour former une macromolécule en forme de bâtonnet.

La séquence des acides aminés et la structure de la protéine sont déterminées génétiquement; chez l'homme, les gènes suivants en sont responsables: TPM1 sur le 15e chromosome, TPM2 sur le 9e chromosome, TPM3 sur le premier chromosome et TMP4 sur le 19e chromosome. Le brin de tropomyosine (avec les deux sous-unités) s'enroule autour des filaments d'actine plus épais dans les muscles squelettiques striés. La troponine, une autre protéine, y est également attachée.

Fonction et tâches

La tropomyosine est nécessaire pour que le muscle squelettique se contracte. Lorsqu'une impulsion nerveuse atteint le muscle, le stimulus électrique se propage initialement à travers le sarcolemme et les tubules T et conduit finalement à la libération d'ions calcium dans le réticulum sarcoplasmique.

Les ions se lient temporairement à la troponine, située sur le brin de tropomyosine. En conséquence, les ions calcium modifient les propriétés physiques de la molécule. La troponine se déplace légèrement en surface et s'éloigne ainsi des endroits auxquels la myosine peut également se lier. La myosine forme les fibres complémentaires du complexe actine / tropomyosine. À la fin du filament de myosine, il y a deux soi-disant têtes. Les têtes de myosine peuvent se lier aux zones du filament d'actine qui ne sont plus occupées par la troponine.

Après s'être ancrées sur la fibre, les têtes de myosine se replient et se poussent entre les filaments d'actine / tropomyosine, ce qui raccourcit le sarcomère. Dans le même temps, ce processus se produit non seulement dans un sarcomère, mais dans plusieurs. Les nombreux sarcomères contractés provoquent donc la contraction de la fibre musculaire et donc du muscle dans son ensemble. Un signal nerveux stimule souvent plusieurs centaines de fibres musculaires. L'effet plastifiant de l'adénosine triphosphate (ATP) permet à la tête de myosine de se détacher de l'actine.

La contraction des muscles lisses est quelque peu différente. Les muscles lisses entourent les organes chez l'homme ou se trouvent dans les parois des vaisseaux sanguins. Il peut contracter plus que les muscles striés. Alors que les muscles squelettiques ont une structure striée, les muscles lisses forment une surface plane composée de cellules individuelles. En plus de l'actine et de la tropomyosine, les muscles lisses contiennent du caldesmon et de la calmoduline, deux autres protéines dont l'interaction influence la tension dans les muscles. La tropomyosine agit principalement sur la calmoduline.

En outre, la tropomyosine joue également un rôle dans d'autres processus biologiques. Par exemple, il semble influencer la liaison de l'actine dans le cytosquelette et avoir un effet sur la division cellulaire.

Maladies

Une maladie qui peut être liée à la tropomyosine est la cardiomyopathie hypertrophique. Il s'agit d'une maladie cardiaque dans laquelle les sarcomères (sections des fibres musculaires) sont épaissis, ce qui affecte également l'épaisseur des fibres musculaires dans leur ensemble.

En conséquence, des symptômes tels qu'une sensation de pression dans la poitrine, des étourdissements, un essoufflement, une syncope et des crises d'angor peuvent se développer. Dans ce cas, ils reviennent à des problèmes fonctionnels du muscle cardiaque. La cause la plus fréquente (40 à 60%) de la cardiomyopathie hypertrophique réside dans les gènes: des changements (mutations) conduisent à des erreurs dans le code génétique et, par conséquent, à une synthèse incorrecte des protéines. Cela peut également affecter les différentes protéines qui composent les fibres musculaires.

Dans la cardiomyopathie restrictive, le muscle cardiaque se durcit. La cause est un excès de tissu conjonctif. La cardiomyopathie restrictive conduit à une insuffisance cardiaque, qui se caractérise généralement par des troubles respiratoires, un œdème, une toux sèche, de la fatigue, un épuisement, des étourdissements, une syncope, des palpitations et diverses indigestions. Les personnes touchées sont moins susceptibles d'être confuses, de souffrir de problèmes de mémoire ou de performances cognitives altérées. La cardiomyopathie dilatée peut également être due à une erreur dans les gènes de la tropomyosine.

Lorsque cette maladie cardiaque se manifeste, elle est souvent associée à une insuffisance cardiaque globale et / ou à une insuffisance cardiaque gauche progressive. De plus, des troubles respiratoires, des embolies et des arythmies cardiaques peuvent apparaître. Deux autres maladies qui peuvent être liées à la tropomyosine et qui sont en partie basées sur des mutations sont la myopathie à la némaline, dans laquelle les muscles peuvent être altérés de nombreuses manières, et l'arthrogrypose multiplex congénitale, dans laquelle les articulations se raidissent. Cependant, toutes ces maladies peuvent également avoir d'autres causes; les mutations dans les gènes de la tropomyosine ne sont qu'une possibilité.