Troponina: características, estrutura, funções e teste

Troponina é o nome que recebe uma proteína presente no músculo esquelético e cardíaco dos vertebrados, associada aos filamentos nas fibras musculares e que tem funções na regulação da atividade contrátil (contração e relaxamento muscular).

As fibras musculares são as células que compõem o tecido muscular, cuja capacidade de contração é baseada na interação entre filamentos ordenados e intimamente associados no interior, ocupando a maior parte do volume citoplasmático.

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Representação gráfica dos elementos de um filamento fino nas fibras musculares (Fonte: Raul654, via Wikimedia Commons)

Esses filamentos são conhecidos como miofilamentos e existem dois tipos: grosso e fino. Os filamentos grossos são compostos de moléculas de miosina II, enquanto os finos são polímeros de actina globular ou actina G em associação com outras duas proteínas.

Tanto a actina quanto a miosina também são encontradas em outras células do corpo humano e em outros organismos, apenas em proporção muito menor e participando de diferentes processos, como migração celular, exocitose, citocinesia (durante a divisão celular) e até tráfego vesicular intracelular.

Troponina e tropomiosina são as duas proteínas associadas aos filamentos finos de actina que participam na regulação dos processos de contração e relaxamento das miofibrilas das células ou fibras musculares.

Os mecanismos de ação pelos quais essas duas proteínas exercem sua função estão relacionados à concentração intracelular de cálcio. O sistema de regulação da troponina é um dos sistemas mais conhecidos na fisiologia e bioquímica da contração do músculo esquelético.

Essas proteínas são de grande importância para o organismo. Atualmente, sabe-se com certeza que algumas cardiomiopatias familiares ou congênitas são o resultado de mutações na sequência dos genes que codificam (troponina ou tropomiosina).

Caracteristicas

A troponina está associada à actina dos filamentos finos das fibras musculares do músculo esquelético e cardíaco, numa razão estequiométrica de 1 a 7, ou seja, uma molécula de troponina para cada 7 moléculas de actina.

Essa proteína, como observada, é encontrada exclusivamente nos filamentos contidos nas miofibrilas das fibras musculares estriadas esqueléticas e cardíacas, e não nas fibras musculares lisas que compõem a musculatura vascular e visceral.

É concebido por alguns autores como a proteína reguladora da tropomiosina. Assim, possui locais de ligação para interação com moléculas de actina, o que lhe confere a capacidade de regular sua interação com a miosina de filamentos espessos.

Nos miofilamentos, a proporção entre as moléculas de troponina e tropomiosina é de 1 para 1, o que significa que para cada complexo de troponina existente existe uma molécula de tropomiosina associada a ele.

Estrutura

A troponina é um complexo proteico composto por três subunidades globulares diferentes conhecidas como troponina I, troponina C e troponina T, que juntas somam cerca de 78 kDa.

No corpo humano, existem variantes específicas de tecido para cada uma dessas subunidades, que diferem entre si no nível genético e molecular (com relação aos genes que as codificam) e no nível estrutural (com relação às sequências de aminoácidos).

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Representação de uma das subunidades Troponin (Fonte: Jawahar Swaminathan e equipe de MSD do Instituto Europeu de Bioinformática [Domínio público] via Wikimedia Commons)

A troponina C ou TnC é a menor das três subunidades e talvez uma das mais importantes. Tem um peso molecular de 18 kDa e possui locais para ligar o cálcio (Ca2 +).

Troponina T ou TnT é a que possui os locais de ligação para ancorar o complexo das três subunidades à tropomiosina e possui 30 kDa de peso molecular; Também é conhecida como subunidade T ou subunidade de ligação à tropomiosina.

A troponina I ou TnI, com pouco mais de 180 resíduos de aminoácidos, tem o mesmo peso molecular da troponina T, mas em sua estrutura possui locais especiais para se ligar à actina, bloqueando a interação entre este e a miosina, que é o fenômeno responsável pela contração das fibras musculares.

Muitos livros didáticos se referem a essa subunidade como subunidade inibidora e “bastão” molecular entre as três subunidades da troponina. Sua capacidade de ligação à actina e sua atividade inibitória são aprimoradas por sua associação com a tropomiosina, mediada pela subunidade TnT.

Foi demonstrado que, na subunidade I, a região da sequência responsável pela inibição é definida por um peptídeo central de 12 resíduos de aminoácidos entre as posições 104 e 115; e que a região C-terminal da subunidade também tem uma função durante a inibição.

Funções

O principal papel da troponina na contração muscular depende de sua capacidade de se ligar ao cálcio, uma vez que essa proteína é o único componente dos filamentos finos no músculo estriado que possui essa propriedade.

Na ausência de troponina, os filamentos finos são capazes de se ligar a filamentos grossos e contrair-se, independentemente da concentração de cálcio intracelular, de modo que a função da troponina é impedir a contração na ausência de cálcio por sua associação à tropomiosina.

Assim, a troponina desempenha um papel importante na manutenção do relaxamento muscular quando não há cálcio intracelular suficiente e na contração muscular quando a estimulação elétrica do nervo permite que o cálcio entre na fibra muscular.

Como isso acontece?

Nos músculos estriados esqueléticos e cardíacos, a contração muscular ocorre graças à interação entre filamentos finos e grossos que deslizam um sobre o outro.

Nas células desses músculos, o cálcio é essencial para a interação ato-miosina (filamentos finos e grossos), uma vez que os locais de ligação da actina à miosina são “ocultos” pela ação conjunta da tropomiosina e troponina, que é a que responde ao cálcio.

Os íons de cálcio provenientes do retículo sarcoplasmático (o retículo endoplasmático das fibras musculares) se ligam à subunidade C da troponina, que neutraliza a inibição mediada pela troponina e desencadeia a contração muscular.

A “neutralização” da inibição causada pela subunidade I ocorre após a ligação do cálcio à subunidade C, que gera uma alteração conformacional que se propaga entre as três subunidades e permite sua dissociação das moléculas de actina e tropomiosina. .

Esta dissociação entre troponina, tropomiosina e actina expõe os locais de ligação da miosina na actina. É quando as cabeças globulares destas últimas podem interagir com as fibras de actina e iniciar a contração dependente de ATP, deslocando um filamento sobre o outro.

Teste de troponina

A troponina é o biomarcador preferido para a detecção de lesões cardíacas. Portanto, o teste da troponina é amplamente utilizado no diagnóstico bioquímico precoce e / ou preventivo de algumas condições patológicas cardíacas, como infarto agudo do miocárdio.

Muitos médicos responsáveis ​​acreditam que esse teste facilita a tomada de decisões sobre o que fazer e qual tratamento dar aos pacientes com dor no peito.

Geralmente está relacionada à detecção das subunidades T e I da troponina, uma vez que a isoforma da troponina C também é encontrada nos músculos esqueléticos que se contraem lentamente; isto é, não é específico para o coração.

Em que se baseia o teste de troponina?

O teste da troponina é geralmente um teste imunológico que detecta as isoformas cardíacas das subunidades T e I da troponina. Então, é baseado nas diferenças que existem entre as duas isoformas.

Isoforma da subunidade troponina I (cTnI)

No tecido muscular do miocárdio, existe apenas uma isoforma da subunidade I da troponina, caracterizada pela presença de uma “cauda” pós-traducional de 32 aminoácidos em sua extremidade N-terminal.

Essa isoforma é detectada graças ao desenvolvimento de anticorpos monoclonais específicos que não reconhecem outras isoformas não cardíacas, uma vez que a cauda de aminoácidos é mais ou menos 50% diferente das extremidades de outras isoformas.

CTnI não é expresso em tecidos danificados, mas é exclusivo do tecido cardíaco adulto.

Isoforma da subunidade T da troponina T (cTnT)

A isoforma cardíaca da subunidade T da troponina é codificada em três genes diferentes, cujo RNAm pode sofrer emendas alternativas que resultam na produção de isoformas com sequências variáveis ​​nas extremidades dos terminais N e C.

Embora o músculo cardíaco humano contenha 4 isoformas de TnT, apenas uma é característica do tecido cardíaco de um adulto. Isso é detectado com anticorpos específicos projetados contra a extremidade N-terminal de sua sequência de aminoácidos.

Os testes de “nova geração” para a subunidade T da isoforma cardíaca prestam muita atenção ao fato de que alguns tecidos musculares esqueléticos lesionados podem reexprimir essa isoforma, para que possam ser obtidas reações cruzadas com os anticorpos.

Referências

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  3. Farah, C. & Reinach, F. (1995). O complexo troponina e regulação da contração muscular. FASEB , 9 , 755-767.
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