Titin - Titin
Titina / t aɪ t ɪ n / , também conhecido como connectin , é uma proteína que, em seres humanos é codificada pelo TTN gene . A titina é uma proteína gigante, com mais de 1 µm de comprimento, que funciona como uma mola molecular responsável pela elasticidade passiva do músculo . Compreende 244 domínios de proteína dobrados individualmente conectados por sequências de peptídeos não estruturados . Estes domínios desdobram quando a proteína é esticada e enrolada quando a tensão é removida.
A titina é importante na contração dos tecidos musculares estriados . Ele conecta a linha Z à linha M no sarcômero . A proteína contribui para a transmissão de força na linha Z e a tensão de repouso na região da banda I. Limita a amplitude de movimento do sarcômero em tensão, contribuindo assim para a rigidez passiva do músculo. Variações na sequência de titina entre diferentes tipos de músculo (por exemplo, cardíaco ou esquelético) foram correlacionadas com diferenças nas propriedades mecânicas desses músculos.
A titina é a terceira proteína mais abundante no músculo (depois da miosina e da actina ) e um ser humano adulto contém aproximadamente 0,5 kg de titina. Com seu comprimento de aproximadamente 27.000 a aproximadamente 35.000 aminoácidos (dependendo da isoforma de splice ), a titina é a maior proteína conhecida . Além disso, o gene da titina contém o maior número de exons (363) descobertos em qualquer gene, bem como o exon único mais longo (17.106 bp).
Descoberta
Reiji Natori em 1954 foi o primeiro a propor uma estrutura elástica na fibra muscular para explicar o retorno ao estado de repouso quando os músculos são alongados e depois liberados. Em 1977, Koscak Maruyama e colegas isolaram uma proteína elástica da fibra muscular que eles chamaram de conectina . Dois anos depois, Kuan Wang e colegas de trabalho identificaram uma banda dupla no gel de eletroforese correspondente a uma proteína elástica de alto peso molecular à qual chamaram de titina.
Siegfried Labeit em 1990 isolou um clone de cDNA parcial de titina. Em 1995, Labeit e Bernhard Kolmerer determinaram a sequência de cDNA da titina cardíaca humana. Labeit e colegas em 2001 determinaram a sequência completa do gene da titina humana.
Genética
O gene humano que codifica a titina está localizado no braço longo do cromossomo 2 e contém 363 exons, que juntos codificam 38.138 resíduos (4200 kDa). Dentro do gene é encontrado um grande número de PEVK ( motivos estruturais abundantes de prolina-glutamato-valina-lisina ) exons de 84 a 99 nucleotídeos de comprimento que codificam motivos conservados de 28 a 33 resíduos que podem representar unidades estruturais da titina PEVK Primavera. O número de motivos PEVK no gene da titina parece ter aumentado durante a evolução, aparentemente modificando a região genômica responsável pelas propriedades de mola da titina.
Isoformas
Várias isoformas de titina são produzidas em diferentes tecidos musculares estriados como resultado de splicing alternativo . Todas, exceto uma dessas isoformas, estão na faixa de ~ 27.000 a ~ 36.000 resíduos de aminoácidos de comprimento. A exceção é a pequena isoforma novex-3 cardíaca, que tem apenas 5.604 resíduos de aminoácidos de comprimento. A tabela a seguir lista as isoformas de titina conhecidas:
| Isoform | alias / descrição | comprimento | MW |
|---|---|---|---|
| Q8WZ42-1 | A sequência "canônica" | 34.350 | 3.816.030 |
| Q8WZ42-2 | 34.258 | 3.805.708 | |
| Q8WZ42-3 | N2-B cardíaco pequeno | 26.926 | 2.992.939 |
| Q8WZ42-4 | Soleus | 33.445 | 3.716.027 |
| Q8WZ42-5 | 32.900 | 3.653.085 | |
| Q8WZ42-6 | Pequeno novex-3 cardíaco | 5.604 | 631.567 |
| Q8WZ42-7 | Cardíaco novex-2 | 33.615 | 3.734.648 |
| Q8WZ42-8 | Cardíaco novex-1 | 34.475 | 3.829.846 |
| Q8WZ42-9 | 27.118 | 3.013.957 | |
| Q8WZ42-10 | 27.051 | 3.006.755 | |
| Q8WZ42-11 | 33.423 | 3.713.600 | |
| Q8WZ42-12 | 35.991 | 3.994.625 | |
| Q8WZ42-13 | 34.484 | 3.831.069 |
Estrutura
A titina é a maior proteína conhecida; sua variante humana consiste em 34.350 aminoácidos , com o peso molecular da isoforma "canônica" madura da proteína sendo de aproximadamente 3.816.030,05 Da . Seu homólogo de camundongo é ainda maior, compreendendo 35.213 aminoácidos com um MW de 3.906.487,6 Da . Tem um ponto isoelétrico teórico de 6,02. A fórmula química empírica da proteína é C 169.719 H 270.466 N 45.688 O 52.238 S 911 . Possui índice de instabilidade teórica (II) de 42,38, classificando a proteína como instável. A meia-vida in vivo da proteína , o tempo que leva para metade da quantidade de proteína em uma célula se quebrar após sua síntese na célula, é estimada em aproximadamente 30 horas (em reticulócitos de mamíferos ).
A proteína titina está localizada entre o filamento espesso de miosina e o disco Z. A titina consiste principalmente em uma matriz linear de dois tipos de módulos, também conhecidos como domínios de proteína (244 cópias no total): domínio de fibronectina tipo I tipo III (132 cópias) e domínio de imunoglobulina de tipo II (112 cópias). No entanto, o número exato desses domínios é diferente em diferentes espécies. Esta matriz linear é ainda organizada em duas regiões:
- Banda I do terminal N : atua como a parte elástica da molécula e é composta principalmente por módulos do tipo II. Mais especificamente, a banda I contém duas regiões de domínios de imunoglobulina tipo II em tandem em cada lado de uma região PEVK que é rica em prolina (P), glutamato (E), valina (V) e lisina (K).
- Banda A do terminal C : acredita-se que atue como uma régua de proteína e é composta de módulos alternados do tipo I (Fn3) e II (Ig) com segmentos de superrepetição. Foi demonstrado que estes se alinham às repetições axiais de 43 nm de filamentos grossos de miosina com domínios de imunoglobulina correlacionados às coroas de miosina.
A região C-terminal também contém um domínio de serina quinase que é conhecido principalmente por adaptar o músculo à tensão mecânica. É “sensível ao estiramento” e ajuda a reparar o estiramento excessivo do sarcômero. O terminal N (a extremidade do disco Z) contém uma "repetição Z" que reconhece Actinina alfa 2 .
A elasticidade da região PEVK tem contribuições entrópicas e entálpicas e é caracterizada por um comprimento de persistência do polímero e um módulo de alongamento . Em extensões baixas a moderadas, a elasticidade PEVK pode ser modelada com um modelo de cadeia semelhante a verme (WLC) de elasticidade entrópica . Em grandes extensões, o alongamento PEVK pode ser modelado com um modelo WLC modificado que incorpora elasticidade entálpica. A diferença entre elasticidade de baixo e alto alongamento é devido ao enrijecimento eletrostático e aos efeitos hidrofóbicos .
Evolução
Os domínios da titina evoluíram de um ancestral comum por meio de muitos eventos de duplicação de genes. A duplicação de domínio foi facilitada pelo fato de que a maioria dos domínios são codificados por exons únicos. Outras proteínas sarcoméricas gigantes feitas de repetições Fn3 / Ig incluem obscurina e mioomesina . Ao longo da evolução, a resistência mecânica da titina parece diminuir por meio da perda das ligações dissulfeto à medida que o organismo se torna mais pesado.
A banda A da titina tem homólogos em invertebrados, como twitchin (unc-22) e projetina, que também contêm repetições de Ig e FNIII e um domínio de proteína quinase. Os eventos de duplicação de genes ocorreram de forma independente, mas eram dos mesmos domínios ancestrais Ig e FNIII. Diz-se que a proteína titina foi a primeira a divergir da família. Drosophila projectin, oficialmente conhecida como bent ( bt ), está associada à letalidade por não conseguir escapar do ovo em algumas mutações, bem como mudanças dominantes nos ângulos das asas.
| Repetição de titina | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Titin_Ig-rpts | ||||||||
| Pfam | PF06582 | ||||||||
| InterPro | IPR010939 | ||||||||
| |||||||||
Drosophila Titin, também conhecido como Kettin ou sallimus ( sls ), é livre de quinase. Ele tem funções na elasticidade dos músculos e dos cromossomos. É homólogo à banda I da titina de vertebrado e contém domínios Ig PEVK, sendo as muitas repetições um alvo importante para o splicing. Também existe um homólogo de titina, ttn-1 , em C. elegans . Ele tem um domínio de quinase, algumas repetições de Ig / Fn3 e repetições de PEVT que são igualmente elásticas.
Função
A titina é uma proteína grande e abundante do músculo estriado. As funções primárias da titina são estabilizar o filamento espesso, centralizá-lo entre os filamentos finos, prevenir o estiramento excessivo do sarcômero e recuar o sarcômero como uma mola após ser esticado. Uma região do disco Z do terminal N e uma região da linha M do terminal C ligam-se à linha Z e à linha M do sarcômero , respectivamente, de modo que uma única molécula de titina mede metade do comprimento de um sarcômero. A titina também contém locais de ligação para proteínas associadas aos músculos, por isso serve como um modelo de adesão para a montagem da maquinaria contrátil nas células musculares. Também foi identificada como uma proteína estrutural para cromossomos . Existe uma variabilidade considerável na banda I, na linha M e nas regiões do disco Z da titina. A variabilidade na região da banda I contribui para as diferenças na elasticidade das diferentes isoformas da titina e, portanto, para as diferenças na elasticidade dos diferentes tipos de músculos. Das muitas variantes de titina identificadas, cinco são descritas com informações completas de transcrição disponíveis.
A mutação dominante em TTN causa predisposição a hérnias .
A titina interage com muitas proteínas sarcoméricas , incluindo:
- Região da linha Z: teletonina e alfa-actinina
- Região da banda I: calpaína-3 e obscurina
- Região da linha M: proteína C de ligação à miosina , calmodulina 1 , CAPN3 e MURF1
Relevância clinica
Mutações em qualquer lugar dentro da seqüência incomumente longa desse gene podem causar códons de parada prematuros ou outros defeitos. As mutações da titina estão associadas a miopatia hereditária com insuficiência respiratória precoce, miopatia de início precoce com cardiomiopatia fatal , miopatia central com doença cardíaca, miopatia centronuclear , distrofia muscular de cintura-membro tipo 2J, cardiomiopatia dilatada familiar 9, cardiomiopatia hipertrófica e distrofia muscular tibial . Pesquisas adicionais também sugerem que nenhuma forma geneticamente ligada de qualquer distrofia ou miopatia pode ser excluída com segurança de ser causada por uma mutação no gene TTN. Mutações truncadas em pacientes com cardiomiopatia dilatada são mais comumente encontradas na região A; embora os truncamentos na região I a montante possam impedir a tradução da região A inteiramente, o splicing alternativo cria algumas transcrições que não encontram o códon de parada prematuro, melhorando seu efeito. Fatores de splicing de mRNA como RBM20 e SLM2 ( KHDRBS3 ) mostraram ser mediados por splicing alternativo de mRNA de titina, contribuindo para o desenvolvimento de insuficiência cardíaca devido a cardiomiopatias .
Os autoanticorpos contra a titina são produzidos em pacientes com doença autoimune Miastenia gravis .
Interações
Foi demonstrado que Titin interage com:
Significado linguístico
O nome titina é derivado do grego Titan (uma divindade gigante, qualquer coisa de grande tamanho).
Como a maior proteína conhecida, a titina também tem o nome IUPAC mais longo de uma proteína. O nome químico completo da forma canônica humana da titina, que começa metionil ... e termina ... isoleucina , contém 189.819 letras e às vezes é considerada a palavra mais longa do idioma inglês ou de qualquer outro idioma . No entanto, os lexicógrafos consideram os nomes genéricos de compostos químicos como fórmulas verbais em vez de palavras em inglês.
Referências
Leitura adicional
- Tskhovrebova L, Trinick J (setembro de 2003). "Titin: propriedades e relações familiares". Nature Reviews Molecular Cell Biology . 4 (9): 679–89. doi : 10.1038 / nrm1198 . PMID 14506471 . S2CID 12293932 .
- Kinbara K, Sorimachi H, Ishiura S, Suzuki K (agosto de 1998). Calpaína específica do músculo esquelético, p49: estrutura e função fisiológica ". Farmacologia Bioquímica . 56 (4): 415–20. doi : 10.1016 / S0006-2952 (98) 00095-1 . PMID 9763216 .
- Kolmerer B, Witt CC, Freiburg A, Millevoi S, Stier G, Sorimachi H, Pelin K, Carrier L, Schwartz K, Labeit D, Gregorio CC, Linke WA, Labeit S (1999). "A sequência de cDNA de titina e sequências genômicas parciais: insights sobre a genética molecular, biologia celular e fisiologia do sistema de filamentos de titina". Avaliações de Fisiologia, Bioquímica e Farmacologia . 138 : 19–55. doi : 10.1007 / BF02346659 . PMID 10396137 .
- Trinick J, Tskhovrebova L (outubro de 1999). "Titina: um maníaco por controle molecular". Trends in Cell Biology . 9 (10): 377–80. doi : 10.1016 / S0962-8924 (99) 01641-4 . PMID 10481174 .
- Sorimachi H, Ono Y, Suzuki K (2000). "Calpaína específica do músculo esquelético, p94 e conectina / titina: suas funções fisiológicas e relação com distrofia muscular de cintura-membro tipo 2A". Filamentos elásticos da célula . Advances in Experimental Medicine and Biology . 481 . pp. 383-95, discussão 395-7. doi : 10.1007 / 978-1-4615-4267-4_23 . ISBN 978-1-4613-6916-5. PMID 10987085 .
- Tskhovrebova L, Trinick J (fevereiro de 2002). "Papel da titina no músculo estriado de vertebrados" . Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Série B, Ciências Biológicas . 357 (1418): 199–206. doi : 10.1098 / rstb.2001.1028 . PMC 1692937 . PMID 11911777 .
- Sela BA (julho de 2002). "[Titina: alguns aspectos da maior proteína do corpo]". Harefuah . 141 (7): 631–5, 665. PMID 12187564 .
- Tskhovrebova L, Trinick J (novembro de 2004). "Propriedades da imunoglobulina de titina e domínios de fibronectina-3" . The Journal of Biological Chemistry . 279 (45): 46351–4. doi : 10.1074 / jbc.R400023200 . PMID 15322090 .
- Wu Y, Labeit S, Lewinter MM, Granzier H (dezembro de 2002). "Titina: uma proteína endossarcomérica que modula a rigidez miocárdica em DCM". Journal of Cardiac Failure . 8 (6 Suplemento): S276–86. doi : 10.1054 / jcaf.2002.129278 . PMID 12555133 .
links externos
- Entrada do GeneReviews / NIH / NCBI / UW na Visão geral da cardiomiopatia hipertrófica familiar
- GeneReviews / NCBI / NIH / UW entrada em Udd Distal Myopathy, Tibial Muscular Distrophy, Udd Myopathy
- Entrada do GeneReviews / NIH / NCBI / UW sobre miopatia de Salih ou miopatia de início precoce com cardiomiopatia fatal
- Organização de domínio InterPro de titina
Este artigo incorpora texto da Biblioteca Nacional de Medicina dos Estados Unidos , que é de domínio público .