Войти
| Просмотр / редактирование человека | Просмотр / редактирование мыши |
Тропонин C, также известный как TN-C или TnC, является белок, который находится в комплексе тропонин на актине тонких нитях поперечно-полосатой мышцы (сердечная, быстро сокращающаяся скелетная или медленно сокращающаяся скелетный) и отвечает за связывание кальция для активации сокращения мышц. Тропонин C кодируется геном TNNC1 у человека как для сердечной, так и для медленной скелетной мускулатуры.
Сердечный тропонин C (cTnC) представляет собой белок из 161 аминокислот, организованный в два домена: регуляторный N-концевой домен (cNTnC, остатки 1 -86), структурный С-концевой домен (cCTnC, остатки 93-161) и гибкий линкер, соединяющий два домена (остатки 87-92). Каждый домен содержит два EF-стрелки, Са-связывающих мотива спираль-петля-спираль, представленных белками, такими как парвальбумин и кальмодулин. В cCTnC два мотива EF-hand составляют два высокоаффинных Са-связывающих сайта. которые заняты при всех физиологически значимых концентрациях кальция. Напротив, только вторая рука EF в cNTnC связывает Ca с низким сродством, в то время как первый сайт связывания Ca с EF-рукой не функционирует.
В типичном белке EF-руки, таком как кальмодулин, связывание Ca вызывает конформационный переход закрытый-открытый, обнажающий большой гидрофобный участок в открытом состоянии. Точно так же регуляторный домен сердечного тропонина, cNTnC, находится в закрытой конформации в состоянии апо (кальций не связан). После связывания Ca cNTnC входит в быстрое равновесие между закрытой и открытой формами, однако закрытая форма все еще преобладает. Структурный домен cCTnC существует в виде «расплавленной глобулы » в апо-состоянии, но образует хорошо структурированную открытую конформацию в Ca-связанном состоянии. Эти структурные различия изменяют относительную стабильность состояний, связанных с апо и кальцием, что объясняет различия в аффинности связывания кальция между двумя доменами.
В сердечной мышце cTnC связывается с сердечным тропонином I (cTnI) и сердечным тропонином T (cTnT), тогда как cTnC связывается с медленным скелетным тропонином I (ssTnI) и тропонином T (ssTnT).) в медленно сокращающихся скелетных мышцах.
Структурный домен cTnC (cCTnC) прикреплен к тропонинам I и T, образуя так называемое IT-плечо, состоящее из cTnC 93-161, cTnI 41- 135 и cTnT 235-286 (в сердечном комплексе). cCTnC связывается со спиральным cTnI 41-60 через свой большой гидрофобный участок, стабилизируя Ca-связанную открытую конформацию cCTnC и повышая его сродство к Ca (от K d = 40 нМ до K d = 3 нМ). cTnT 235-286 образует спиральную спиральную катушку с cTnI 88-135, которая связывается с противоположной стороной cCTnC. Плечо IT прикреплено к тропомиозину через соседние сегменты cTnT, поэтому считается, что оно перемещается как единое целое вместе с тропомиозином в течение сердечного цикла. В среде с низким содержанием кальция, присутствующей во время диастолы (~ 100 нМ), тропомиозин закрепляется в «заблокированном» положении вдоль тонкого актинового филамента посредством связывания ингибитора тропонина I (cTnI 128-147) и C -терминальные (cTnI 160-209) регионы. Это предотвращает образование перекрестных мостиков между актином и миозином и эффективно отключает сокращение мышц.
Поскольку концентрация Ca в цитоплазме увеличивается до ~ 1 мкМ во время систолы, связывание Ca с регуляторным доменом сердечного тропонина C (cNTnC) является ключевым событием, которое приводит к сокращению мышц. Гидрофобное связывание cNTnC с «переключающей» областью тропонина I, cTnI 148-159, стабилизирует Ca-связанную открытую конформацию cNTnC (увеличивая аффинность связывания cNTnC с Ca примерно с K d = 5 мкМ до K d = 0,8 мкМ). Это событие связывания удаляет соседние области ингибирования cTnI из актина и стабилизирует тропомиозин в его «закрытом» положении по умолчанию на тонком филаменте, позволяя происходить перекрестному связыванию актин-миозина и сокращению мышц. Сильное взаимодействие актин-миозин может еще больше сдвинуть тонкую нить в «открытое» положение.
Чувствительность саркомера к кальцию, то есть концентрация кальция, при которой происходит сокращение мышц, которое напрямую определяется аффинностью связывания кальция cNTnC. На сегодняшний день неизвестны посттрансляционные модификации cTnC, которые влияют на его аффинность связывания с кальцием. Однако связывание кальция cNTnC - это динамический процесс, на который может влиять конформационное равновесие cNTnC от закрытого до открытого, расположение домена cNTnC или относительная доступность cTnI 148-159, физиологических связывающий партнер cNTnC. Равновесие «закрытое-открытое» cNTnC может быть сдвинуто в сторону открытого состояния небольшими соединениями (см. Раздел ниже, посвященный препаратам, связывающим тропонин). На позиционирование домена cNTnC может влиять фосфорилирование cTnI, из которых наиболее важным сайтом у человека является Ser22 / Ser23. Доступность cTnI 148-159 зависит от равновесия тропомиозина с актином в блокировке-закрытом-открытом состоянии, на которое могут влиять любые взаимодействия с участием тонкой нити, включая перекрестное связывание актина и миозина и активацию, зависящую от длины. (также известный как активация растяжения или закон сердца Фрэнка Старлинга). На все эти процессы могут влиять мутации (см. Ниже раздел о мутациях, вызывающих болезни).
Гипертрофическая кардиомиопатия (ГКМП) - распространенное заболевание (распространенность>1: 500), характеризующееся аномальным утолщением желудочковой мышцы, обычно стенка внутрижелудочковой перегородки. ГКМП описывается как заболевание саркомера, поскольку мутации в сократительных белках саркомера были идентифицированы примерно у половины пациентов с ГКМП. Мутации cTnC, которые были связаны с HCM: A8V, L29Q, A31S, C84Y, D145E. Во всех случаях мутация была выявлена у одного пациента, поэтому необходимо дополнительное генетическое тестирование, чтобы подтвердить или опровергнуть клиническое значение этих мутаций. При большинстве этих мутаций (и при мутациях тонких филаментов, связанных с HCM в целом) наблюдается повышение чувствительности к кальцию в сердце.
Семейная дилатационная кардиомиопатия (DCM) является редкой причиной систолической сердечной недостаточности (распространенность 1: 5000). С DCM связан более широкий спектр мутаций (включая некоторые несаркомерные белки). Мутации cTnC, ассоциированные с DCM, - это Y5H, Q50R, D75Y, M103I, D145E (также связанный с HCM), I148V и G159D. Из них Q50R и G159D совместно сегрегированы с заболеванием у пораженных членов семьи, что повышает уверенность в том, что они являются клинически значимыми мутациями. Биохимические последствия мутаций, связанных с тонкими филаментами DCM, менее хорошо изучены, чем для HCM, хотя есть некоторые предположения, что некоторые из мутаций устраняют кальций-десенсибилизирующий эффект фосфорилирования cTnI по Ser22 / 23. Это может быть связано с тем, что некоторые мутации нарушают точное позиционирование cNTnC для запуска сокращения мышц, когда cTnI не фосфорилирован.
Химические соединения могут связываться с тропонином C и действовать как активаторы тропонина ( сенсибилизаторы кальция) или ингибиторы тропонина (десенсибилизаторы кальция). Уже существует несколько активаторов тропонина, которые связываются с быстрым скелетным тропонином С, из которых тирасемтив был протестирован в нескольких клинических испытаниях. Напротив, не существует известных соединений, которые связываются с высоким сродством с сердечным тропонином C. Сенсибилизатор кальция, левосимендан, как предполагается, связывается с тропонином C, но было обнаружено только слабое или непостоянное связывание, что исключает возможность любого определение структуры. В противоположности этому, Левосимендан ингибирует тип 3 фосфодиэстеразы с наномолярным сродством, так что его биологическая мишень является спорной
Некоторые соединения были идентифицированы для связывания cNTnC с низкой аффинностью и действуют как тропонина активаторы:. DFBP-O (структурный аналог левосимендан), 4- (4- (2,5-диметилфенил) -1-пиперазинил) -3-пиридинамин (NCI147866) и бепридил. Также было обнаружено, что антагонист кальмодулина, W7, связывается с cNTnC, чтобы действовать как ингибитор тропонина. Все эти соединения связываются с гидрофобным участком в открытой конформации cNTnC, с активаторами тропонина, способствующими взаимодействию с пептидом-переключателем cTnI, и ингибиторами тропонина, дестабилизирующими взаимодействие.
Ряд соединений может также связываться с cCTnC с низким сродством: EMD 57033, ресвератрол, бепридил и EGCG. Все эти соединения известны своей неразборчивостью, и биологическое значение этих взаимодействий неизвестно. В частности, неизвестно, как взаимодействие с cCTnC влияет на сродство cNTnC к кальцию.
Теоретически активатор сердечного тропонина может быть полезен для увеличения сократительной способности сердца при лечении систолической сердечной недостаточности, тогда как ингибитор тропонина может использоваться для облегчения расслабления при лечении диастолической сердечной недостаточности. Модуляторы тропонина также могут быть использованы, чтобы обратить вспять влияние мутаций, вызывающих кардиомиопатию, в тонком филаменте.
