Tendomodulin, znan i kao tendin, miodulin, Tnmd ili TeM,[5] jest protein koji je kodirangenTNMD. Neovisno su ga otkrili Brandau i Shukunami 2001., kao gen koji dijeli veliku sličnost s već poznatim hondromodulinom-1 (Chm1).[6][7] To je genetički marker specifičan za tetivu, važan za sazrijevanje tetiva, s ključnim implikacijama na preostale matične/progenacijske ćelije tetiva (TSPC), kao i za regulaciju migracije endotelnih ćelija u chordae tendineae cordis u srcu i u eksperimentalnim modelima tumora. Vrlo je izražen u tetivama, objašnjavajući porijeklo njegovog imena i ustanovljavanja kao marker gena za tetivne i ligamentne loze.[8]
TNMD pripada novoj porodici transmembranskog tipa glikoproteina. Gen je lokaliziran na X hromosomu i čini otprilike 1,4 kb transkripta i predviđenim proteinom koji se sastoji od 317 aminokiselina.[6][7] Gen se sastoji od sedam egzona. Drugi egzon kodira transmembranski domen (aminokiselinski položaj 31-49) i nema signalni peptid. TNMD sadrži navodnu sekvencu prepoznavanja proteaze (Arg-Xxx-Xxx-Arg) identificiranu na položaju 233-236.[9][10][11] Za razliku od hondromodulina-1, TNMD nema signal za obradu furin-proteaze. Vanćelijski dio, prije navodnog mjesta cijepanja, sadrži BRICHOS vanćelijski domen, koji se nalazi i u nekoliko drugih nepovezanih proteina. Ovaj domen sastoji se od homologne sekvence sa približno 100 aminokiselina, koja sadrži par konzerviranih ostataka cisteina. Sugerira se da BRICHOS sudjeluje u post-translacijskoj obradi proteina, ali tačna funkcija ostaje nejasna.[12] TNMD sadrži dva N-glikolizacijska mjesta na položajima 94 i 180.[7] Analize proteina u očnom i parodontnom ligamentu otkrile su protein TNMD pune dužine, kao dvostruki pojas od 40 i 45 kDa.[9][13] Eksperimentalno je dokazano da opseg od 45 kDa odgovara glikoziliranom TNMD-u, dok je od 40 kDa neglikozilirani TNMD. Posljednji egzon TNMD gena kodira konzervirani C-krajnjicistein-bogati domen, koji čini dio proteina sanajviše sličnosti s hondromodulinom-I (77% sličnosti / 66% identiteta).[7] Ovaj domen sadrži C-krajev hidrofobni rep sa osam Cys ostataka, koji formiraju četiri mostova disulfida, dobro konzervirana kod kičmenjaka.[9][14] Pokazalo se da manja ciklična struktura koja nastaje jednim disulfidnim mostom Cys280-Cys292 u TNMD-u ima anti-angiogenu funkciju,[15] dok se nagađa da su preostala tri disulfidna mosta zadržala ovu cikličku strukturu i C-terminalni hidrofobni rep međusobno odvojene, kako bi se izbjeglo stvaranje unutarmolekulskih agregata.[15] U određenim tetivnim tkivima kao što je Ahilova i chordae tendineae cordis, otkriveno je da je C-krajev dio TNMD otcijepljen sa 16 kDa u kolagenom vanćelijskom matriksu.[16][17]
TNMD je visoko izražen na nivou prenosnika i proteina u tetivama i ligamentima, ali je pronađen i u drugim tkivima.
U razvoju tetiva prvi signali su uočljivi već u E9.5,[7] ali pojačano regulirano od E14.5 nadalje, označavajući diferencirani stadij tetivnih progenitora.[18]
Parodontni ligamenti miša pokazali su ekspresiju proteina tenomodulina u 3. i 4. postnatalnoj sedmici, u vremenskom periodu koji odgovara molarnim eruptivnim i post-eruptivnim fazama kada zubi postanu funkcionalni.[13]
Ostala tetivna tkiva, za koja je poznato da eksprimiraju Tnmd, su dijafragma[7] i chordae tendineae cordis.[17]
Masseterov mišić razdvojen je laminskom strukturom, za koju je pokazano da podiže Tnmd iRNK u mišjim embrionima između E12,5 i E17,5, koja se dalje smanjivala nakon rođenja.[19] Epimizij skeletnih mišića je takođe pozitivan na TNMD.[6][7]
Tnmd iRNK otkrivena je u očima, tačnije u sklerokornei, tetivi vanočnog mišića i sloju ćelija mrežnjačine ganglije, vlakana očnog sočiva, ćelijama unutrašnjeg jedarnog sloja i pigmentnom epitelu.[20]
Tnmd iRNK otkrivena je u koži miša na E15.5 i u potkožnom masnom tkivu ljudi i adipocitima.[21]
Pretpostavljeni signalni put TNMD-a uglavnom je nepoznat zbog neidentificiranih partnera sa direktnim vezanjem. Mnogi nokaut mišji modeli sa fenotipovima tetiva pomogli su u razumijevanju koji uzvodni faktori ili putevi utiču na ekspresiju Tnmd-a. Slično tome, generacija modela nokaut miša Tnmd omogućila je sugeriranje mogućih efektora. Važno je naglasiti da većina studija u nastavku pokazuje korelaciju između ekspresije ili funkcije Tnmd-a s drugim genima, a ne izravnu vezu u zajedničkoj signalnoj kaskadi.
Što se tiče uzlaznih regulatora ekspresije Tnmd-a, opis linije nokaut miša scleraxis (Scx) sugerira da Scx može direktno upravljati transkripcijom Tnmd-a, jer je uklanjanje Scx dovelo do potpune eliminacije ekspresijeTnmd-a .[23] Prekomerna ekspresija skleraksije je u kultiviranim tenocitima [8] ili u mezenhimskim matičnim ćelijama koje značajno povećavaju ekspresiju Tnmd-a.[24] Delecija miostatina kod miševa rezultirala je paralelnim smanjenjem nivoa Scx i Tnmd-ne iRNK ,[25] dok je stimulacija fibroblasta miostatinom dovela do njihove regulacije, što sugerira miostatin kao uzvodni faktor u Tnmd-ovom putu. Transkripcijski faktori Egr1 / 2 mogu inducirati ekspresiju Scx i gena za kolagen I,[26] pa bi bilo zanimljivo istražiti može li Egr1 ili 2 uticati i na ekspresiju Tnmd-a. Odsustvo gena Mohawk (Mkx) dovelo je do značajno niže ekspresije Tnmd-a kao i kolagena I i fibromodulina.[27] Značajan gubitak Tnmd-a bio je primjetan u Mkx nokautima na E16.5, dok je ekspresija Scx nepromijenjena [22], što sugerira da Mkx također može direktno uticati na ekspresiju Tnmd-a. Aktivacija signalnog puta Wnt/β-katenina u matičnim ćelijama izvedenim iz koštane srži, rezultirala je regulacijom Tnmd-a. Na ekspresiju Scx i Mkx nisu uticali, što ukazuje da na signalizacija Wnt/β-katenina djeluje neovisno od ovih faktora transkripcije.[28]
Što se tiče nizvodnih faktora, model nokaut miša za Tnmd predložio je korelaciju sa kolagenom I, na osnovu uočene abnormalne filarigeneze kolagena koja rezultira patološki debljim vlaknima.[16] Niža ćelijska gustina i proliferacija u mutantne tetive,[16] kao i smanjeno samoobnavljanje i ranije starenje ćelijske / progenitorne ćelije tetive s nedostatkom Tnmd-a, povezano sa smanjenjem regulacije proliferacijskog markera Cyclin D1 i regulacijom senescentnog markera p53.[29] A study analysing ruptures of human chordae tendineae cordis revealed loss of Tnmd expression in the affected area coupled with upregulation of VEGF-A and MMP1, 2 and 13.[17]
U posljednjoj deceniji napravljena su velika otkrića u razumijevanju uloge TNMD-a u tetivama i drugim tkivima i ćelijama. Tačne TNMD funkcije variraju ovisno o tipu ćelije i tkiva i u velikoj mjeri još uvijek nisu u potpunosti dešifrirane. I dalje je nejasno koliko tačno TNMD doprinosi patofiziologiji nekih koreliranih bolesti.
Pokazuje se da u tetivama ima korisne funkcije za održavanje tkiva, jer njegov gubitak rezultira preuranjenim starenjem tetiva karakteriziranim neuređenom filarigenezom kolagena i smanjenom gustinom i proliferacijom ćelija. Tnmd djeluje pozitivno na matičnim/progenitornim ćelijama izvedenim iz tetiva, podržavajući samoobnavljanje i sprečavajući starenje, akcije u kojima je dovoljan samo domena C-kraja, bogat cisteinom.[29] Prve studije o ekspresiji Tnmd tokom zacjeljivanjanja tetive sugeriralo je ulogu koja ovisi o vremenu, koju treba dalje razjasniti.[30][31]
U parodontnim ligamentima, koji posreduju u vezi zuba sa viličnim kostima, Tnmd doprinosi pravilnoj adheziji fibroblasta.[13]
S obzirom na antiangiogenu funkciju Tnmd-a in vivo, tokom razvoja tetiva i mrežnjače u modelu nokaut miša nisu otkrivene veće abnormalnosti u formiranju i gustoći krvnih žila. Studija s rekombinantnim tenomodulinom pokazala je učinak obliteracijskog suda na mrežnjači, kada se ubrizga u staklasto tijeloin vivo.[33]
U ektopijskim modelima tumora in vivo, inducirana ekspresija TNMD u mišjim melanomskim ćelijama rezultirala je supresijom rasta tumora, zbog smanjene gustine krvnih sudova.[34]
Transdukcija TNMD-a u ljudskim endotelnim ćelijama mrežnjače i pupčane vene rezultirala je smanjenom proliferacijom ili migracijom.[34]
Višestruka istraživanja fenotipizacije ćelija nakon prekomjerne ekspresije gena, stimulacije faktorima rasta ili mehaničkog stresa, tkivnog inženjerstva i procjene biomaterijala, koriste ekspresiju Tnmd-a kao marker za tendinozne i ligamentne ćelijske loze.
Jaka korelacija između ekspresije iRNK Tnmd-a i progresije nekoliko bolesti poput gojaznosti,[21][39] metaboličkog sindroma[40] i juvenilnog dermatomiozitisa[41] kako je prikazan. Općenito, u svim tim slučajevima viši nivoi tenomodulina odgovarali su uznapredovalom stanju bolesti.
^ abcShukunami C, Oshima Y, Hiraki Y (februar 2001). "Molecular cloning of tenomodulin, a novel chondromodulin-I related gene". Biochemical and Biophysical Research Communications. 280 (5): 1323–7. doi:10.1006/bbrc.2001.4271. PMID11162673.
^ abShukunami C, Takimoto A, Oro M, Hiraki Y (oktobar 2006). "Scleraxis positively regulates the expression of tenomodulin, a differentiation marker of tenocytes". Developmental Biology. 298 (1): 234–47. doi:10.1016/j.ydbio.2006.06.036. PMID16876153.
^ abcShukunami C, Oshima Y, Hiraki Y (juli 2005). "Chondromodulin-I and tenomodulin: a new class of tissue-specific angiogenesis inhibitors found in hypovascular connective tissues". Biochemical and Biophysical Research Communications. 333 (2): 299–307. doi:10.1016/j.bbrc.2005.05.133. PMID15950187.
^Yamana K, Wada H, Takahashi Y, Sato H, Kasahara Y, Kiyoki M (februar 2001). "Molecular cloning and characterization of CHM1L, a novel membrane molecule similar to chondromodulin-I". Biochemical and Biophysical Research Communications. 280 (4): 1101–6. doi:10.1006/bbrc.2000.4245. PMID11162640.
^Kondo J, Shibata H, Miura S, Yamakawa A, Sato K, Higuchi Y, Shukunami C, Hiraki Y (januar 2011). "A functional role of the glycosylated N-terminal domain of chondromodulin-I". Journal of Bone and Mineral Metabolism. 29 (1): 23–30. doi:10.1007/s00774-010-0193-0. hdl:2433/139525. PMID20506028.
^Sato I, Miwa Y, Hara S, Fukuyama Y, Sunohara M (decembar 2014). "Tenomodulin regulated the compartments of embryonic and early postnatal mouse masseter muscle". Annals of Anatomy - Anatomischer Anzeiger. 196 (6): 410–5. doi:10.1016/j.aanat.2014.07.001. PMID25107480.
^Watahiki J, Yamaguchi T, Enomoto A, Irie T, Yoshie K, Tachikawa T, Maki K (juni 2008). "Identification of differentially expressed genes in mandibular condylar and tibial growth cartilages using laser microdissection and fluorescent differential display: chondromodulin-I (ChM-1) and tenomodulin (TeM) are differentially expressed in mandibular condylar and other growth cartilages". Bone. 42 (6): 1053–60. doi:10.1016/j.bone.2007.09.048. PMID18337200.
^Tokunaga T, Shukunami C, Okamoto N, Taniwaki T, Oka K, Sakamoto H, Ide J, Mizuta H, Hiraki Y (oktobar 2015). "FGF-2 Stimulates the Growth of Tenogenic Progenitor Cells to Facilitate the Generation of Tenomodulin-Positive Tenocytes in a Rat Rotator Cuff Healing Model". The American Journal of Sports Medicine. 43 (10): 2411–22. doi:10.1177/0363546515597488. hdl:2433/202601. PMID26311443.
^Hakuno D, Kimura N, Yoshioka M, Fukuda K (decembar 2011). "Role of angiogenetic factors in cardiac valve homeostasis and disease". Journal of Cardiovascular Translational Research. 4 (6): 727–40. doi:10.1007/s12265-011-9317-8. PMID21866383.
^Tolppanen AM, Helisalmi S, Hiltunen M, Kolehmainen M, Schwab U, Pirttilä T, Pulkkinen L, Uusitupa M, Soininen H (mart 2011). "Tenomodulin variants, APOE and Alzheimer's disease in a Finnish case-control cohort". Neurobiology of Aging. 32 (3): 546.e7–9. doi:10.1016/j.neurobiolaging.2009.05.010. PMID19524323.