TROPONINA: CARATTERISTICHE, STRUTTURA, FUNZIONI E TEST - BIOLOGIA - 2025

Troponina è il nome dato ad una proteina presente nel muscolo scheletrico e cardiaco dei vertebrati, associata ai filamenti delle fibre muscolari e che ha funzioni nella regolazione dell'attività contrattile (contrazione e rilassamento muscolare).

Le fibre muscolari sono le cellule che compongono il tessuto muscolare, la cui capacità di contrazione si basa sull'interazione tra filamenti che sono ordinati e strettamente associati al loro interno, occupando la maggior parte del volume citoplasmatico.

Rappresentazione grafica degli elementi di un sottile filamento nelle fibre muscolari (Fonte: Raul654, tramite Wikimedia Commons)

Questi filamenti sono noti come miofilamenti e ci sono due classi: spessi e sottili. I filamenti spessi sono composti da molecole di miosina II, mentre i filamenti sottili sono polimeri di actina globulare o G-actina in associazione con altre due proteine.

Sia l'actina che la miosina si trovano anche in altre cellule del corpo umano e in altri organismi, solo in proporzione molto minore e partecipano a diversi processi come la migrazione cellulare, l'esocitosi, la citochinesi (durante la divisione cellulare) e persino in traffico vescicolare intracellulare.

La troponina e la tropomiosina sono le due proteine ​​associate ai sottili filamenti di actina che partecipano alla regolazione dei processi di contrazione e rilassamento delle miofibrille delle cellule muscolari o delle fibre.

I meccanismi d'azione attraverso i quali queste due proteine ​​esercitano la loro funzione sono legati alla concentrazione intracellulare di calcio. Il sistema di regolazione della troponina è uno dei sistemi più conosciuti nella fisiologia e biochimica della contrazione del muscolo scheletrico.

Queste proteine ​​sono di grande importanza per il corpo. Allo stato attuale, è noto per certo che alcune cardiomiopatie familiari o congenite sono il prodotto di mutazioni nella sequenza dei geni che codificano per uno dei due (troponina o tropomiosina).

caratteristiche

La troponina è associata all'actina nei sottili filamenti delle fibre muscolari del muscolo scheletrico e cardiaco in un rapporto stechiometrico da 1 a 7, cioè una molecola di troponina ogni 7 molecole di actina.

Questa proteina, come è stato evidenziato, si trova esclusivamente nei filamenti contenuti all'interno delle miofibrille delle fibre muscolari scheletriche e cardiache striate, e non nelle fibre muscolari lisce che compongono i muscoli vascolare e viscerale.

È concepito da alcuni autori come la proteina regolatrice della tropomiosina. In questo modo, ha siti di legame per l'interazione con le molecole di actina, che gli conferiscono la capacità di regolare la sua interazione con la miosina dei filamenti spessi.

Nei miofilamenti, il rapporto tra le molecole di troponina e tropomiosina è 1 a 1, il che significa che per ogni complesso di troponina esistente è associata una molecola di tropomiosina.

Struttura

La troponina è un complesso proteico costituito da tre diverse subunità globulari note come troponina I, troponina C e troponina T, che insieme sommano più o meno 78 kDa.

Nel corpo umano esistono varianti tessuto-specifiche per ciascuna di queste subunità, che differiscono tra loro sia a livello genetico e molecolare (rispetto ai geni che le codificano), sia a livello strutturale (rispetto alle loro sequenze amminoacidiche).

Rappresentazione di una delle subunità della troponina (Fonte: Jawahar Swaminathan e personale MSD presso l'European Bioinformatics Institute tramite Wikimedia Commons)

La troponina C o TnC è la più piccola delle tre subunità e forse una delle più importanti. Ha un peso molecolare di 18 kDa e ha siti per legare il calcio (Ca2 +).

La troponina T o TnT è quella che ha i siti di legame per ancorare il complesso delle tre subunità alla tropomiosina e ha un peso molecolare di 30 kDa; è anche noto come subunità T o subunità legante la tropomiosina.

La troponina I o TnI, con poco più di 180 residui amminoacidici, ha lo stesso peso molecolare della troponina T, ma nella sua struttura ha dei siti speciali per legarsi all'actina, bloccando l'interazione tra quest'ultima e la miosina, che è il fenomeno responsabile della contrazione delle fibre muscolari.

Molti libri di testo si riferiscono a questa subunità come alla subunità inibitoria e come al "collante" molecolare tra le tre subunità della troponina. La sua capacità di legarsi all'actina e la sua attività inibitoria sono potenziate dalla sua associazione con la tropomiosina, mediata dalla subunità TnT.

È stato dimostrato che, nella subunità I, la regione della sequenza responsabile dell'inibizione è definita da un peptide centrale di 12 residui amminoacidici compresi tra le posizioni 104 e 115; e che anche la regione C-terminale della subunità ha un ruolo durante l'inibizione.

Caratteristiche

Il ruolo principale della troponina nella contrazione muscolare dipende dalla sua capacità di legare il calcio, poiché questa proteina è l'unico componente dei sottili filamenti nel muscolo scheletrico che ha questa proprietà.

In assenza di troponina, i filamenti sottili sono in grado di legarsi a filamenti spessi e contrarsi, indipendentemente dalla concentrazione di calcio intracellulare, quindi la funzione della troponina è quella di prevenire la contrazione in assenza di calcio attraverso la sua associazione con la tropomiosina.

Pertanto, la troponina svolge un ruolo importante nel mantenimento del rilassamento muscolare quando non c'è abbastanza calcio intracellulare e nella contrazione muscolare quando lo stimolo elettrico del nervo consente al calcio di entrare nella fibra muscolare.

Come avviene questo?

Nei muscoli scheletrici e cardiaci striati, la contrazione muscolare avviene grazie all'interazione tra filamenti sottili e spessi che scorrono l'uno sull'altro.

Nelle cellule di questi muscoli, il calcio è essenziale per l'interazione actina-miosina (filamenti sottili e spessi), poiché i siti di legame dell'actina per la miosina sono "nascosti" dall'azione congiunta della tropomiosina e la troponina, che è quella che risponde al calcio.

Gli ioni calcio dal reticolo sarcoplasmatico (il reticolo endoplasmatico delle fibre muscolari) si legano alla subunità C della troponina, neutralizzando l'inibizione mediata dalla troponina e innescando la contrazione muscolare.

La "neutralizzazione" dell'inibizione causata dalla subunità I avviene dopo il legame del calcio alla subunità C, che genera un cambiamento conformazionale che si diffonde tra le tre subunità e consente la loro dissociazione sia dalle molecole di actina che di tropomiosina .

Questa dissociazione tra troponina, tropomiosina e actina rivela i siti di legame per la miosina sull'actina. È allora che le teste globulari di quest'ultimo possono interagire con le fibre di actina e iniziare la contrazione dipendente dall'ATP spostando un filamento sull'altro.

Test della troponina

La troponina è il biomarcatore preferito per la rilevazione delle lesioni cardiache. Per questo motivo, il test della troponina è ampiamente utilizzato nella diagnosi biochimica, precoce e / o preventiva di alcune condizioni patologiche cardiache come l'infarto miocardico acuto.

Questo test viene rilevato da molti medici curanti per aiutare a prendere decisioni su cosa fare e quale trattamento somministrare ai pazienti con dolore toracico.

È generalmente associata alla rilevazione delle subunità della troponina T e I, poiché l'isoforma della troponina C si trova anche nei muscoli scheletrici a contrazione lenta; cioè, non è specifico per il cuore.

Su cosa si basa il test della troponina?

Il test della troponina è solitamente un test immunologico che rileva le isoforme cardiache delle subunità T e I della troponina. Quindi, si basa sulle differenze che esistono tra le due isoforme.

Isoforma della subunità troponina I (cTnI)

Nel tessuto muscolare miocardico c'è una sola isoforma della subunità troponina I, caratterizzata dalla presenza di una "coda" post-traduzionale di 32 aminoacidi alla sua estremità N-terminale.

Questa isoforma viene rilevata grazie allo sviluppo di anticorpi monoclonali specifici che non riconoscono altre isoforme non cardiache, poiché la coda degli amminoacidi è più o meno diversa del 50% dalle estremità di altre isoforme.

Il CTnI non è espresso nei tessuti danneggiati, ma è unico nel tessuto cardiaco adulto.

Isoforma della subunità T della troponina (cTnT)

L'isoforma cardiaca della subunità T della troponina è codificata in tre diversi geni, i cui mRNA possono essere sottoposti a splicing alternativo con conseguente produzione di isoforme con sequenze variabili ai terminali N e C.

Sebbene il muscolo cardiaco umano contenga 4 isoforme di TnT, solo una è caratteristica del tessuto cardiaco adulto. Questo viene rilevato con anticorpi specifici progettati contro l'estremità N-terminale della sua sequenza di amminoacidi.

I test di "nuova generazione" per la subunità T dell'isoforma cardiaca prestano molta attenzione al fatto che alcuni tessuti muscolari scheletrici danneggiati possono riesprimere questa isoforma, quindi è possibile ottenere una reazione crociata con gli anticorpi.

Riferimenti

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