Tropomiosina

PDB 1C1G Cadea de tropomiosinas A,B,C,D.

A tropomiosina é unha proteína formada por dúas cadeas en hélice alfa superenroladas que se encontra no citoesqueleto das células. Está asociada aos filamentos de actina das fibras musculares, onde regula a contracción muscular. Tamén se encontra en células non musculares, onde regula o citoesqueleto.

Citoesqueleto de actina e miosina

Todos os organismos posúen estruturas que lles proporcionan integridade física ás súas células. Estas estruturas forman en conxunto o citoesqueleto, e un dos sistemas máis antigos está baseado en polímeros filamentosos da proteína actina. Un segundo polímero proteico é a tropomiosina, que forma parte integral dos filamentos de actina dos animais.

As tropomiosinas son unha gran familia de compoñentes integrais dos filamentos de actina que exercen unha función fundamental na regulación da función dos filamentos de actina tanto en células musculares coma non musculares. Estas proteínas consisten nun hetero- ou homodímero con forma de bastón que se sitúa sobre o suco da hélice alfa da maioría dos filamentos de actina. A interacción ocorre en toda a lonxitude do filamento de actina, e os dímeros están aliñados cabeza con cola.

As tropomiosinas categorízanse a miúdo en dous grupos: isoformas de tropomiosina muscular e de tropomiosina non muscular. As isoformas da tropomiosina muscular están implicadas na regulación das interaccións entre as proteínas actina e miosina no sarcómero do músculo, e xogan un papel central na regulación da contracción muscular. As isoformas de tropomiosina de células non musculares funcionan en todas as células (nas non musculares e tamén nas musculares) e están implicadas en diversas vías celulares que controlan e regulan o citoesqueleto da célula o outras funcións celulares importantes.

O sistema de filamentos de actina que está implicado na regulación destas vías celulares é máis complexo que os sistemas de filamentos de actina que regulan a contracción muscular. O sistema contráctil depende de catro isoformas de filamentos de actina e de cinco isoformas de tropomiosina,^[1] mentres que o sistema de filamentos de actina do citosqueleto utiliza dúas isoformas de filamentos de actina e unhas 40 isoformas de tropomiosina.^[1][2]

Funcións

Influencia sobre a unión das "proteínas que se unen á actina" cos filamentos de actina

O sistema de microfilamentos de actina é o sistema citoesquelético fundamental implicado no desenvolvemento e mantemento da morfoloxía da célula. Debido á capacidade deste sistema para responder rapidamente aos estímulos celulares e de sufrir reorganizacións estruturais crese que este sistema regula cambios estruturais específicos en diversas rexións celulares.

Nos humanos, só hai seis isoformas da actina, e estas isoformas son responsables de formar un conxunto de estruturas celulares complexas e únicas que interveñen en interaccións celulares. Pénsase que o funcionamento e a forma do citoesqueleto de actina están controladas en gran medida por proteínas que se unen á actina (ABP, actin-binding proteins) que están asociadas co polímero de actina. As ABP son un grupo de proteínas que se unen á actina. Aínda que a tropomiosina se inclúe ás veces entre as ABP, en realidade non é unha verdadeira ABP. O dímero de tropomiosina ten moi pouca afinidade polo filamento de actina e non forma enlaces de van der Waals coa actina. Só a formación dun polímero de tropomiosina envolto arredor do filamento de actina proporciona a estabilidade necesaria para a interacción tropomiosina-filamento de actina.

Moitos estudos indican que a unión das isoformas de tropomiosina ao filamento de actina pode influír na unión doutras ABPs, as cales en conxunto alteran a estrutura e danlle propiedades e funcións específicas aos filamentos de actina. Isto foi demostrado en células neuroepiteliais, nas que o incremento da expresión da tropomiosina 5NM1 aumenta o recrutamento da miosina IIB, unha proteína motora, na área do cono de crecemento da neurona.^[3] Porén, a sobreexpresión da tropomiosina Br3 ten o efecto oposto, xa que causa a diminución da actividade da miosina na mesma rexión.

Nun estudo pioneiro feito por Bernstein e Bamburg, observouse que a proteína que se une á actina chamada factor de despolimerización da actina (ADF)/cofilina, que, como indica o seu nome, é un factor que promove a despolimerización do filamento de actina, competía coa tropomiosina pola súa unión ao filamento de actina.^[4] A expresión da tropomiosina 5NM1 nas células neuronais eliminaba o ADF/cofilina da rexión do cono de crecemento, facendo que os filamentos de actina fosen máis estables.^[3] Porén, observouse que o incremento da expresión da tropomiosina Br3 recruta o ADF/cofilina nos filamentos de actina unidos á isoforma tropomiosina Br3 nos lamelipodios, o cal causa a desensamblaxe dos filamentos de actina.^[3] Este fenómeno, no que unha isoforma específica de tropomiosina dirixe interaccións específicas entre as proteínas que se unen á actina e os filamentos de actina, observouse en varios sistemas modelo e con varias proteínas de unión (revisado por Gunning et al., 2008^[5]). Estas interaccións, que están baixo a influencia de isoformas da tropomiosina, posibilitan que os filamentos de actina interveñan en diversas funcións celulares.

Función na contracción do músculo esquelético

O músculo esquelético está composto de células grandes multinucleadas (fibras musculares). Cada fibra muscular está chea de conxuntos lonxitudinais de miofibrilas. As miofibrilas están compostas por estruturas de filamentos proteicos repetidos chamadas sarcómeros, que son as unidades funcionais básicas do músculo esquelético. O sarcómero é unha formación proteica moi estruturada, que consta de filamentos finos e grosos interdixitados, no que os filamentos finos están enganchados a unha estrutura proteica chamada liña Z. A interacción dinámica entre os filamentos finos e grosos orixina a contracción muscular.

As miosinas pertencen á familia das proteínas motoras, e as isoformas do músculo desta familia constitúen os filamentos grosos. O filamento fino está formado polas isoformas do músculo esquelético da proteína actina. Cada proteína miosina "rema" ao longo do filamento fino de actina, uníndose repetidamente aos sitios para a unión da miosina que hai por todo o filamento de actina, enganchándose e soltándose. Pódese dicir que o filamento groso se move ou esvara ao longo do filamento fino, causando a contracción muscular. Este proceso coñécese como modelo do esvaramento dos filamentos.

A unión das cabezas de miosina coa actina do músculo esquelético é un proceso moi regulado. O filamento fino está feito de actina, tropomiosina, e troponina. A contracción do músculo esquelético iníciase polo estímulo de impulsos nerviosos que á súa vez estimulan a liberación de Ca²⁺. A liberación de Ca²⁺ do retículo sarcoplásmico causa un incremento da concentración de Ca²⁺ no citosol. Os ións calcio únense despois á troponina, a cal está asociada coa tropomiosina. A unión provoca cambios na forma da troponina e isto causa que a isoforma da tropomiosina cambie a súa posición sobre o filamento de actina. Este cambio de posición expón os sitios de unión para a miosina situados no filamento de actina, que antes estaban tapados pola tropomiosina, o que permite que as cabezas da miosina dos filamentos grosos se unan aos filamentos finos.

Os estudos estruturais e bioquímicos suxiren que a posición da tropomiosina e a troponina nos filamentos finos regula as interaccións entre as cabezas de miosina dos filamentos grosos e os sitios de unión da actina dos filamentos finos. Os estudos de difracción de raios X e de microscopia crioelectrónica suxiren que a tropomiosina bloquea estericamente o acceso da miosina ao filamento de actina.

Aínda que este modelo está firmemente establecido, non está claro se é o movemento da tropomiosina o que causa directamente que a cabeza de miosina se engrene no filamento de actina. De feito, hai un modelo alternativo no que o movemento da tropomiosina no filamento funciona como un interruptor alostérico que é modulado pola activación da unión da miosina, pero non funciona soamente regulando a unión da miosina.

Regulación da contracción do músculo liso

O músculo liso, a diferenza do músculo estriado, contráese sen control consciente. O músculo liso pode contraerse espontanemanete ou ritmicamente e ser inducido a contraerse por diversos axentes fisicoquímicos (hormonas, fármacos, neurotransmisores). O músculo liso encóntrase nas paredes de varios órganos e condutos do corpo como o esófago, estómago, intestinos, bronquios, uretra, vexiga urinaria, e vasos sanguíneos.

Aínda que os músculos lisos non presentan os seus filamentos finos e grosos de miofibrilas dispostos regularmente, como si o están nos músculos estriados, a súa contracción tamén se debe ao mesmo mecanismo de escorregamento de filamentos controlado por formación de pontes cruzadas coa miosina que interacciona cos filamentos de actina. Os filamentos finos do músculo liso están feitos de actina, tropomiosina, caldesmón, e calmodulina. Outra proteína asociada ao funcionamento destes filamentos é a calponina. Neste tipo de músculo, a proteína caldesmón e a calmodulina controlan a transición mediada pola tropomiosina entre os estados activo e non activo. A caldesmón únese á actina, tropomiosina, calmodulina, e miosina, pero a súa interacción coa actina é a máis importante. A unión do caldesmón está fortemente influenciada pola tropomiosina. A proteína caldesmón é un inhibidor da actividade ATPase da actinomiosina e da motilidade, e tanto a unión á actina coma a inhibición do caldesmón son moi potenciadas pola presenza de tropomiosina.

A contracción do músculo liso é iniciada pola liberación de Ca²⁺. O Ca²⁺ únese á calmodulina e actívaa, a cal despois se une á proteína caldesmón. Esta unión causa que o caldesmón se solte do filamento de actina ao que estaba unido, expoñendo os sitios de unión que ten a actina específicos para a miosina. As cabezas motoras da miosina son fosforiladas pola quinase da cadea lixeira da miosina, o que permite que a cabeza da miosina interaccione co filamento de actina e cause a contracción.

Papel no funcionamento do citoesqueleto

O citoesqueleto é unha rede elaborada de filamentos necesarios para o correcto funcionamento de moitos procesos celulares, como a motilidade celular, división celular, tráfico intracelular, e mantemento da forma. O citoesqueleto está composto por tres sistemas de filamentos: microtúbulos, filamentos intermedios, e microfilamentos (estes últimos tamén chamados en conxunto citoesqueleto de actina). As interaccións dinámicas entre estes filamentos danlle ás células unha estrutura específica e diversas funcións.

Para controlar a dinámica dos filamentos de actina evolucionaron varios mecanismos regulatorios, que empregan proteínas que se unen á actina. Crese que as tropomiosinas xogan un papel central neste sistema regulatorio, influíndo sobre as asociacións que establecen os filamentos de actina con outras proteínas que se unen á actina (ABPs). En conxunto, estas asociacións confírenlles aos filamentos propiedades específicas, que permiten que estas estruturas interveñan en diversos procesos celulares, e tamén que respondan rapidamente aos estímulos celulares.

Isoformas da tropomiosina e evolución

En claro contraste coa regra de "un xene, un polipéptido", hai moitos casos nos eucariotas nos que varias proteínas se orixinan a partir dun só xene. Estímase que os humanos producimos 5 veces máis proteínas (isoformas) que o número dos nosos xenes por medio de splicing alternativo. Un exemplo disto son as tropomiosinas. Desde un punto de vista evolutivo, as tropomiosinas dos eucariotas superiores manteñen os catro xenes que se produciron por un episodio de duplicación xenómica dual que tivo lugar na evolución temperá dos eucariotas.

Xenes e complexidade das isoformas

As isoformas defínense como produtos xénicos moi relacionados orixinados por duplicación xénica ou splicing alternativo, que realizan, en esencia, funcións biolóxicas similares, pero presentan variacións na súa actividade biolóxica, propiedades regulatorias, expresión temporal e espacial, e localización intracelular. Nos mamíferos, hai catro xenes responsables da xeración de máis de 40 isoformas da tropomiosina. En termos de estrutura, os xenes son moi similares, o que suxire que se orixinaron por duplicación xénica dun xene ancestral. En humanos, estes xenes xa non están ligados e están moi dispersos no xenoma. Nos humanos, os xenes α-, β-, γ-, e δ coñécense formalmente como TPM1, TPM2, TPM3, e TPM4 e están localizados en 15q22,^[6] 9p13,^[7] 1q22^[8] e 19p13,^[9] respectivamente.

Splicing

Ao utilizar diferentes xenes e splicing alternativo xéranse un gran número de isoformas.^[10] Nos mamíferos, en todos estes xenes, a transcrición iníciase no inicio dos exóns 1a ou 1b. Dependendo do promotor e do exón que se utilice, as isoformas da tropomiosina poden clasificarse como de alto peso molecular (HMW, 284 aminoácidos) e de baixo peso molecular (LMW, 248 aminoácidos).^[1][11] As isoformas de alto peso molecular expresan o exón 1a e tamén o 2a ou 2b, mentres que as de baixo peso molecular expresan o exón 1b.^[11] Todas as tropomiosinas coñecidas ata o momento conteñen os exóns 3-9. Pode ocorrer splicing alternativo no exón 6, ao elixirse de forma mutuamente excluínte os exóns 6a ou 6b.^[5] No C-terminal, o transcrito empálmase outra vez ao exón 9, elixindo os exóns 9a, 9b, 9c, ou 9d.^[5]

Evolución da xeración de isoformas

Na súa estrutura estes xenes son moi similares, o que suxire que se orixinaron por duplicación xénica a partir dun xene ancestral. Os xenes que están máis relacionados entre si son os α e γ, que utilizan dous promotores e diferéncianse só pola presenza do exón exclusivo 2a no xene α.^[12][13] Aínda que se descubriron por comparación de secuencias diferenzas substanciais entre os exóns alternativos dun mesmo xene (1a e 1b, 6a e 6b, e o exón 9s), a maioría dos exóns están moi conservados entre os diferentes xenes.^{[1][10][14][15]} Por exemplo, os exóns 1a e 1b do xene α varían considerablemente en secuencia, malia que a secuencia do exón 1a dos xenes α-, β-, γ-, e δ está moi conservada.

Debido á natureza conservadora dos xenes, crese que os xenes evolucionaron a partir dun xene ancestral común, dando lugar a unhas 40 isoformas funcionalmente distintas. A expresión destas isoformas está moi regulada e é variable ao longo do desenvolvemento. A diversidade da expresión da tropomiosina, tanto no espazo (en distintos tecidos) coma no tempo (en distintas fases do desenvolvemento), ten a potencialidade non só de servir para regular o funcionamento dos filamentos de actina senón tamén a de crear poboacións de filamentos de actina especializados.

Distribución espacial na célula das isoformas da tropomiosina

Numerosos informes indican que as isoformas da tropomiosina están distribuídas espacialmente en diferentes localizacións intracelulares, a miúdo asociadas con poboacións de filamentos de actina que interveñen en procesos específicos.^{[16][17][18][19]} A visualización directa da segregación espacial das isoformas foi conseguida inicialmente por Burgoyne e Norman e pouco despois por Lin e colaboradores.^[19][20][21] Todos eles observaron que isoformas específicas estaban asociadas con estruturas celulares determinadas.^[19] Usando anticorpos específicos, puideron identificar a presenza de isoformas de alto e baixo peso molecular do xene γ en fibras de estrés, pero só se detectaron as isoformas de baixo peso molecular nas membranas de células con superficie motil (ruffling membranes).^[19]

Estes estudos estendéronse a varios tipos celulares con resultados similares. Os amplos estudos feitos en células neuronais,^[22] fibroblastos,^[17][18][23] no músculo esquelético^[24][25] e nos osteoclastos puxeron en evidencia a complexa asociación que teñen as isoformas da tropomiosina coas estruturas celulares. Estes estudos levaron a pensar que a regulación da distribución das isoformas é extremadamente complexa e está moi regulada.

Regulación da distribución

A distribución das isoformas da tropomiosina en localizacións intracelulares determinadas está regulada no desenvolvemento. Os estudos iniciais informaron que a distribución das isoformas cambiaba durante o desenvolvemento, e que a tropomiosina 4 estaba localizada inicialmente no cono de crecemento das neuronas en crecemento, pero que nas neuronas maduras estaba situado no compartimento somatodendrítico.^[26] Estas observacións están apoiadas por estudos sobre as diferentes isoformas da tropomiosina, que mostran como as poboacións de tropomiosina son recolocadas durante a maduración neuronal. Esta evidencia apoia tamén a noción de que as isoformas da tropomiosina están suxeitas a unha regulación temporal.

Outros estudos identificaron o papel que xoga o ciclo celular na distribución de isoformas. Un estudo que examinou un conxunto de produtos de tropomiosinas de alto peso molecular (HMW) producidos nos xenes α e β e comparou a localización con produtos de tropomiosinas de baixo peso molecular (LMW) do xene γ atopou que os produtos HMW e LMW segréganse de forma mutuamente excluínte durante a fase G1 temperá do ciclo celular.^[18]

Mecanismo de distribución

Aínda que hai estudos que suxiren que a distribución en distintas partes da célula das tropomiosinas pode estar influenciada pola distribución dos seus ARNm,^[22] non hai unha absoluta correlación entre a localización dos ARNm e a das proteínas producidas a partir deles. Nas neuronas, atopouse que os ARNm da tropomiosina 5NM1 se segregaban nos polos da neurona formando un axón antes da diferenciación morfolóxica.^[27] A distribución do ARNm da tropomiosina 5NM1/2 con esta localización correlaciónase coa expresión da proteína tropomiosina 5NM1/2. En contraposición, o ARNm que codifica a tropomiosina Br2 nunca se presentaba no polo da neurona.^[27]

A ligazón que hai entre a distribución na célula dos ARNm e a localización das proteínas foi comprobada en modelos de ratos transxénicos. Os modelos creáronse para que as rexións codificantes das tropomiosinas 5NM1/2 e 3 se expresasen baixo o control do promotor da β-actina cunha rexión 3'-UTR da β-actina que carecía de información diana.^[28] O estudo encontrou que a tropomiosina 3, unha isoforma que normalmente se expresa en neuronas, estaba amplamente distribuída a través da neurona, mentres que a expresión exóxena da isoforma neuronal tropomiosina 5NM1/2 estaba distribuída no cono de crecemento das neuronas igual que a tropomiosina 5NM1/2 endóxena. Dado que estes dous transxenes difiren só na rexión codificante da tropomiosina aínda que localizadas en distintas áreas, os descubrimentos suxiren que, ademais da distribución dos ARNm, as propias proteínas conteñen información sobre a súa distribución.

Algúns estudos suxiren que a distribución na célula das isoformas da tropomiosina pode tamén ser influída pola composición da isoforma da actina dos microfilamentos.^[28] Nos mioblastos, a sobreexpresión da γ-actina orixinou a regulación á baixa da β–actina e a retirada da tropomiosina 2 pero non da tropomiosina 5 das fibras de estrés.^[29] Posteriormente atopouse que, cando as células eran expostas á citocalasina D, un composto que produce a desorganización dos filamentos de actina, quedaba alterada a distribución das isoformas da tropomiosina. Unha vez realizado o lavado da citocalasina D, a distribución das isoformas da tropomiosina quedaba restablecida.^[30] Isto indica a forte relación entre o proceso da distribución das isoformas e a incorporación das isoformas da tropomiosina en conxuntos organizados de filamentos de actina. Non hai probas de que exista un transporte activo de isoformas da tropomiosina ás localizacións específicas. Máis ben o que parece que ocorre é que a distribución das isoformas é o resultado da ensamblaxe local de isoformas preferidas en sitios intracelulares específicos. Os mecanismos que subxacen na distribución na célula das distintas isoformas da tropomiosina parecen ser de natureza inherentemente flexible e dinámica.

As isoformas non son funcionalmente redundantes

As tropomiosinas realizan funcións esenciais e son necesarias en moitas especies desde lévedos a vermes, e moscas e en animais máis complexos.

O papel esencial das tropomiosinas foi descuberto nos laboratorios Bretscher, onde se descubriu que eliminando o xene TPM1 dos lévedos de xemación, as taxas de crecemento reducíanse, a presenza dos filamentos de actina desaparecía, observábanse defectos no transporte vesicular, e o apareamento dos lévedos era escaso.^[31] Ao eliminar un segundo xene neses lévedos, o xene TPM2, non houbo cambios observables no fenotipo; porén, cando se eliminaba en combinación co TPM1, esta deleción dobre era letal. Isto indica que os xenes TPM1 e TPM2 teñen unha función solapada, aínda que o TPM2 non pode compensar completamente a perda de TPM1, o que indica que algunhas funcións de TPM1 son exclusivas. Atopáronse resultados similares en moscas, vermes, anfibios, e mamíferos, que confirmaban os resultados previos e suxerían a implicación da tropomiosina nunha gran variedade de funcións celulares. Con todo, os tres xenes coexpresados TMP1, TMP2, e TMP4 non poden compensar a deleción do xene TPM3 en células nai embrionais e en embrións de rato preimplantación.

Os resultados dos experimentos de knockout de xenes poden ser ambiguos e deben ser examinados coidadosamente. En estudos nos cales a deleción dun xene produce letalidade, pode ao principio parecer que o produto do xene ten unha función verdadeiramente exclusiva. Porén, a letalidade tamén pode ser o resultado da incapacidade da célula comprometida de expresar outras isoformas para recuperar o fenotipo porque a isoforma requirida non se expresa naturalmente na célula.

Papel en enfermidades

Cancro

Moitos estudos mostran que nas células que están sufrindo transformación celular hai cambios específicos no repertorio de tropomiosinas expresadas. Estes resultados doadamente reproducibles indican que durante o proceso de transformación celular, un proceso no que unha célula normal se converte en maligna, hai unha diminución da síntese das isoformas de tropomiosina de alto peso molecular. Nos estudos iniciais, a transformación de fibroblastos de embrión de rata da liña celular REF-52 e de células de ril de rato normais causa unha diminución da síntese de tropomiosinas de alto peso molecular.^[32][33][34] Nestes dous sistemas, a regulación á baixa contribuía ao descenso dos niveis de ARNm. Estes resultados iniciais sinalan que as tropomiosinas xogan un papel esencial para facilitar certos procesos que ocorren durante a transformación celular, como a reorganización dos filamentos de actina e cambios na forma celular. Estes estudos foron reproducidos noutros laboratorios e noutras liñas celulares, con similares resultados (revisado en Gunning et al., 2008^[5]).

Ademais, outros estudos salientaron a ligazón que hai entre a expresión de certas isoformas da tropomiosina e a adquisición de propiedades metastáticas. Un estudo comparou a expresión de isoformas entre células da liña celular de carcinoma de pulmón de Lewis de alto e baixo grao metastático.^[35][36] O estudo atopou que, a medida que as células se volvían metastáticas, había un marcado descenso na expresión de tropomiosina 2 de alto peso molecular e dos niveis dos seus ARNm.

Estes resultados confirmáronse en tumores primarios e modelos humanos. Os estudos feitos en cancros de colon e vexiga urinaria atoparon un incremento na expresión da tropomiosina de baixo peso molecular 5NM1.^[37][38] O aumento da expresión desta isoforma tamén se observou en fibroblastos de rata, e crese que esta isoforma é necesaria para a motilidade do melanoma moi metastático.^[39] Ademais, a expresión elevada de tropomiosina 4 foi asociada coa metástase de ganglio linfático no cancro de mama.

Todos estes estudos suxiren que os cambios na expresión e complemento de isoformas de tropomiosinas forman parte integral do proceso do cancro e da súa progresión. O consenso é que, en xeral, as células de cancro fanse máis dependentes das tropomiosinas de baixo peso molecular a medida que as tropomiosinas de alto peso molecular desaparecen cun incremento da malignidade do cancro.^[5] Este descubrimento levou ao desenvolvemento de novos compostos antitropomiosinas como axentes anticancro potenciais.

Alerxias

As tropomiosinas foron implicadas na enfermidade autoinmune colite ulcerativa, unha enfermidade do colon que se caracteriza pola formación de úlceras ou chagas abertas. A ligazón entre esta enfermidade e a tropomiosina descubriuse primeiramente nun estudo que atopou que o soro sanguíneo do 95% dos pacientes de colite ulcerativa contiña anticorpos que reaccionaban positivamente coa tropomiosina.^[40] Estudos posteriores confirmaron estes resultados, pero tamén identificaron a tropomiosina 5 e a tropomiosina 1 como as tropomiosinas principais implicadas na patoxénese da colite ulcerativa.^[41][42] A tropomiosina 5 foi relacionada coa pouchite na bolsa ileal formada na cirurxía da colite ulcerativa. O elevado número de células produtoras de IgG na mucosa do colon dos pacientes de colite ulcerativa é estimulada a producir IgG contra epitopos relacionados coa tropomiosina 5. A tropomiosina 5 pode, por tanto, inducir unha resposta significativa das células T.^[43] Unha análise fisicoquímica de motivos estruturais comúns presentes en 109 autoantíxenos humanos revelou que as tropomiosinas teñen o maior número de ditos motivos, e así unha gran propensión a actuar como autoantíxenos.^[44]

Ademais do papel exercido polas tropomiosinas na colite ulcerativa, tamén se atoparon anticorpos antitropoomiosina na febre reumática aguda ^[45] e no trastorno inflamatorio síndrome de Behcet.^[46] En ambos os casos, non está claro se estes anticorpos teñen un papel directo na patoxénese destas doenzas ou reflicten a alta antixenicidade das tropomiosinas liberadas das células afectadas.

Doenzas musculares

A miopatía nemalínica é unha doenza muscular que se caracteriza pola presenza de corpos con forma de bastón electrodensos nas fibras musculares esqueléticas. Estes corpos electrodensos están compostos principalmente de α-actinina e actina. O trastorno é clasificado a miúdo clinicamente en varios grupos, como leve (típico), intermedio, grave, e de comezo na idade adulta; porén, estas distincións son algo ambiguas, xa que as categorías con frecuencia se solapan. As mutacións que as causan detectáronse na α-actinina esquelética, tropomiosina, nebulina, e troponina. Nos humanos, identificáronse mutacións tanto nos xenes da γ-tropomiosina coma nos da β, pero non se identificaron mutacións no xene da α-tropomiosina.

Uso de anticorpos no estudo das tropomiosinas

Na comunidade científica hai un grande interese nas isoformas da tropomiosina debido á gran cantidade de procesos nos que están implicadas estas proteínas.

Unha forma de estudar estas proteínas e as súas isoformas específicas é utilizando anticorpos. Estes anticorpos específicos poden usarse en experimentos de blotting de proteínas e aplicarse ás células ou cortes de tecidos e observadas co microscopio. Isto permite aos investigadores non só determinar o nivel de concentración dunha isoforma ou un grupo de isoformas senón tamén identificar a localización celular dunha isoforma determinada e as asociacións con outras estruturas celulares.

Actualmente hai moitos anticorpos dispoñibles comercialmente, aínda que os grupos de investigación adoitan preferir desenvolver os seus propios anticorpos específicos para isoformas específicas. Antes de que se poidan usar, estes anticorpos deben ser caracterizados detalladamente, un proceso no que a especificidade do anticorpo se examina para asegurar que o anticorpo non ten reaccións cruzadas con outras formas de tropomiosina ou con outras proteínas.

Notas

1. Pittenger, MF; Kazzaz, JA; Helfman, DM (1994). "Functional properties of non-muscle tropomyosin". Curr Opin Cell Biol 6 (1): 96–104. PMID 8167032. doi:10.1016/0955-0674(94)90122-8. 
2. Gunning, PW; Schevzov, G; Kee, AJ; Hardeman, EC (2005). "Tropomyosin isoforms:divining rods for actin cytoskeleton function". Trends Cell Biol 15 (6): 333–341. PMID 15953552. doi:10.1016/j.tcb.2005.04.007. 
3. Bryce, NS; Schevzov, G; Ferguson, V; Percival, JM; Lin, JJ; Matsumura, F; Bamburg, JR; Jeffrey, PL; et al. (2003). "Specification of actin filament function and molecular composition by tropomyosin isoform". Mol Biol Cell 14 (3): 1002–1016. PMC 151575. PMID 12631719. doi:10.1091/mbc.E02-04-0244. 
4. Bernstein, BW; Bamburg, JR (1982). "Tropomyosin binding to F-actin protects the F-actin from disassembly by brain actin-depolymerizing factor (ADF)". Cell Motil 2 (1): 1–8. PMID 6890875. doi:10.1002/cm.970020102. 
5. Gunning, P; O'neill, G; Hardeman, E (2008). "Tropomyosin-based regulation of the actin cytoskeleton in time and space". Physiol Rev 88 (1): 1–35. PMID 18195081. doi:10.1152/physrev.00001.2007. 
6. Eyre, H; Akkari, PA; Wilton, SD; Callen, DC; Baker, E; Laing, NG (1995). "Assignment of the human skeletal muscle alpha-tropomyosin gene (TPM1) to band 15q22 by fluorescence in situ hybridization". Cytogenet Cell Genet 69 (1–2): 15–17. PMID 7835079. doi:10.1159/000133928. 
7. Hunt, CC; Eyre, HJ; Akkari, PA; Meredith, C; Dorosz, SM; Wilton, SD; Callen, DF; Laing, NG; Baker, E (1995). "Assignment of the human skeletal muscle beta-tropomyosin gene (TPM2) to band 9p13 by fluorescence in situ hybridization". Cytogenet Cell Genet 71 (1): 94–95. PMID 7606936. doi:10.1159/000134070. 
8. Wilton, SD; Eyre, H; Akkari, PA; Watkins, HC; MacRae, C; Laing, NG; Callen, DC (1995). "Assignment of the human skeletal muscle α-tropomyosin gene (TPM3) to 1q22 -- q23 by fluorescence in situ hybridization". Cytogenet Cell Genet 68 (1–2): 122–124. PMID 7956350. doi:10.1159/000133905. 
9. Wilton, SD; Lim, L; Dorosz, SD; Gunn, HC; Eyre, HJ; Callen, DF; Laing, NG (1996). "Assignment of the human skeletal muscle alpha-tropomyosin gene (TPM4) to band 19p13.1 by fluorescence in situ hybridization". Cytogenet Cell Genet 72 (4): 294–296. PMID 8641132. doi:10.1159/000134206. 
10. Lees-Miller, JP; Helfman, DM (1991). "The molecular basis for tropomyosin isoform diversity". BioEssays 13 (9): 429–437. PMID 1796905. doi:10.1002/bies.950130902. 
11. Martin, C; Schevzov, G; Gunning, P (2009). "Alternatively spliced N-terminal exons in tropomyosin isoforms do not act as autonomous targeting signals". J Struc Biol 170 (2): 286–293. doi:10.1016/j.jsb.2009.12.016. 
12. Ruiz-Opazo, N; Weinberger, J; Nadal-Ginard, B (1985). "Comparison of alpha-tropomyosin sequences from smooth and striated muscle". Nature 315 (6014): 67–70. PMID 3838802. doi:10.1038/315067a0. 
13. Ruiz-Opazo, N; Nadal-Ginard, B (1987). "Alpha-tropomyosin gene organization. Alternative splicing of duplicated isotype-specific exons accounts for the production of smooth and striated muscle iosforms". J Biol Chem 262 (10): 4755–4765. PMID 3558368. 
14. Beisel, G; Kennedy, JE (1994). "Identification of novel alternatively spliced isoforms of the tropomyosin-encoding gene, TMnm, in the rat cochlea". Gene 143 (2): 251–256. PMID 8206382. doi:10.1016/0378-1119(94)90105-8. 
15. Lees-Miller, JP; Goodwin, LO; Helfman, DM (1990). "Three novel brain tropomyosin isoforms are expressed from the rat alpha-tropomyosin gene through the use of alternative promoters and alternative RNA processing". Mol Cell Biol 10 (4): 1729–1742. PMC 362279. PMID 2320008. doi:10.1128/MCB.10.4.1729 (inactivo 2014-03-23). 
16. Heimann, K; Percival, JM; Weinberger, R; Gunning, P; Stow, JL (1999). "Specific isoforms of actin-binding proteins on distinct populations of Golgi-derived vesicles". J Biol Chem 274 (16): 10743–10750. PMID 10196146. doi:10.1074/jbc.274.16.10743. 
17. Percival, JM; Hughes, JA; Brown, DL; Schevzov, G; Heimann, K; Vrhovski, B; Bryce, N; Stow, JL; Gunning, P (2004). "Targeting of a tropomyosin isoform to short microfilaments associated with the golgi complex". Mol Biol Cell 15 (1): 268–280. PMC 307546. PMID 14528022. doi:10.1091/mbc.E03-03-0176. 
18. Percival, JM; Thomas, G; Cock, TA; Gardiner, EM; Jeffrey, PL; Lin, JJ; Weinberger, RP; Gunning, P (2000). "Sorting of tropomyosin isoforms in synchronised NIH 3T3 fibroblasts: evidence for distinct microfilament populations". Cell motil Cytoskeleton 47 (3): 189–208. PMID 11056521. doi:10.1002/1097-0169(200011) (inactivo 2014-03-23). 
19. Lin, JJ; Hegmann, TE; Lin, JL (1988). "Differential localization of tropomyosin isoforms in cultured nonmuscle cells". J Cell Biol 107 (2): 563–572. PMC 2115218. PMID 3047141. doi:10.1083/jcb.107.2.563. 
20. Burgoyne, RD; Norman, KM (1985). "Immunocytochemical localization of tropomyosin in rat cerebellum". Brain Res 361 (1–2): 178–184. PMID 4084791. doi:10.1016/0006-8993(85)91287-9. 
21. Burgoyne, RD; Norman, KM (1985). "Presence of tropomyosin in adrenal chromaffin cells and its association with chromaffin granule membranes". FEBS Lett 179 (1): 25–28. PMID 3880708. doi:10.1016/0014-5793(85)80183-6. 
22. Gunning, P; Hardeman, E; Jeffrey, P; Weinberger, R (1998). "Creating intracellular structural domains: spatial segregation of actin and tropomyosin isoforms in neurons". BioEssays (Wiley) 20 (11): 892–900. PMID 9872055. doi:10.1002/(SICI)1521-1878(199811)20%3A11<892%3A%3AAID-BIES4>3.0.CO%3B2-D. 
23. Schevzov, G; Vrhovski, B; Bryce, NS; Elmir, S; Qiu, MR; O'neill, GM; Yang, N; Verrills, NM; et al. (2005). "Tissue-specific tropomyosin isoform composition". J Histochem Cytochem 53 (5): 557–570. PMID 15872049. doi:10.1369/jhc.4A6505.2005. 
24. Lin, JJ; Lin, JL (1986). "Creating Assembly of different isoforms of actin and tropomyosin into the skeletal tropomyosin-enriched microfilaments during differentiation of muscle cells in vitro". J Cell Biol 103 (6): 2173–2182. doi:10.1083/jcb.103.6.2173. 
25. Kee, AJ; Schevzov, G; Nair-Shalliker, V; Robinson, CS; Vrhovski, B; Ghoddusi, M; Qui, MR; Lin, JJ; et al. (2004). "Sorting of a nonmuscle tropomyosin to a novel cytoskeletal compartment in skeletal muscle results in muscular dystrophy". J Cell Biol 166 (5): 685–696. PMC 2172434. PMID 15337777. doi:10.1083/jcb.200406181. 
26. Had, L; Faivre-Sarrailh, C; Legrand, C; Mery, J; Brugidou, J; Rabie, A (2005). "Tropomyosin isoforms in rat neurons:the different developmental profiles and distributions of TM-4 and TMBr-3 are consistent with different functions". J Cell Sci 107: 2961–2973. PMID 7876361. 
27. Hannan, AJ; Gunning, P; Jeffrey, PL; Weinberger, RP; Weinberger, RP (1995). "Intracellular localization of tropomyosin mRNA and protein is associated with development of neuronal polarity". Mol Cell Neurosci 6 (5): 397–412. PMID 8581312. doi:10.1006/mcne.1995.1030. 
28. Schevzov, G; Bryce, NS; Almonte-Baldonado, R; Joya, J; Lin, JJ; Hardeman, E; Weinberger, R; Gunning, P (2005). "Specific features of neuronal size and shape are regulated by tropomyosin isoforms". Mol Biol Cell 16 (7): 3425–3437. PMC 1165423. PMID 15888546. doi:10.1091/mbc.E04-10-0951. 
29. Schevzov, G; Lloyd, C; Hailstones, D; Gunning, P (1993). "Differential regulation of tropomyosin isoform organization and gene expression in response to altered actin gene expression". J Cell Biol 121 (4): 811–821. PMC 2119789. PMID 8491774. doi:10.1083/jcb.121.4.811. 
30. Schevzov, G; Gunning, P; Jeffrey, PL; Temm-Grove, C; Helfman, DM; Lin, JJ; Weinberger, RP (1997). "Tropomyosin localization reveals distinct populations of microfilaments in neurites and growth cones". Mol Cell Neurosci 8 (6): 439–454. PMID 9143561. doi:10.1006/mcne.1997.0599. 
31. Lui, H; Bretscher, A (1992). "Characterization of TPM1 disrupted yeast cells indicates an involvement of tropomyosin in directed vesicular transport". J Cell Biol 118 (2): 285–299. PMC 2290051. PMID 1629236. doi:10.1083/jcb.118.2.285. 
32. Hendricks, M; Weintraub, H (1981). "Tropomyosin is decreased in transformed cells". Proc Natl Acad Sci USA 78 (9): 5633–5637. PMC 348810. PMID 6272310. doi:10.1073/pnas.78.9.5633. 
33. Hendricks, M; Weintraub, H (1984). "Multiple tropomyosin polypeptides in chicken embryo fibroblasts: differential repression of transcription by Rous sarcoma virus transformation". Mol Cell Biol 4 (9): 1823–1833. PMC 368992. PMID 6208481. doi:10.1128/MCB.4.9.1823 (inactivo 2014-03-23). 
34. Lin, JJ; Helfman, DM; Hughes, SH; Chou, CS (1985). "Tropomyosin isoforms in chicken embryo fibroblasts: purification, characterization, changes in Rous sarcoma virus-transformed cells". J Cell Biol 100 (3): 692–703. PMC 2113520. PMID 2982883. doi:10.1083/jcb.100.3.692. 
35. Takenaga, K; Nakamura, Y; Sakiyama, S (1988). "Differential expression of a tropomyosin isoform in low- and high-metastatic Lewis lung carcinoma cells". Mol Cell Biol 8 (9): 3934–3937. PMC 365453. PMID 3221870. 
36. Takenaga, K; Nakamura, Y; Tokunaga, K; Kageyama, H; Sakiyama, S (1988). "Isolation and characterization of a cDNA that encodes mouse fibroblast tropomyosin isoform2". Mol Cell Biol 8 (12): 5561–5565. PMC 365662. PMID 3244365. 
37. Lin, JL; Geng, X; Bhattacharya, SD; Yu, JR; Reiter, RS; Sastri, B; Glazier, KD; Mirza, ZK; et al. (2002). "Isolation and sequencing of a novel tropomyosin isoform preferentially associated with colon cancer". Gastroenterology 123 (1): 152–162. PMID 12105844. doi:10.1053/gast.2002.34154. 
38. Pawlak, G; McGarvey, TW; Nguyen, TB; Tomaszewski, JE; Puthiyaveettil, R; Malkowicz, SB; Helfman, DM (2004). "Alterations in tropomyosin isoform expression in human transitional cell carcinoma of the urinary bladder". Int J Cancer 110 (3): 368–373. PMID 15095301. doi:10.1002/ijc.20151. 
39. Miyado, K; Kimura, M; Taniguchi, S (1996). "Decreased expression of a single tropomyosin isoform, TM5/TM30nm, results in reduction in motility of highly metastatic B16-F10 mouse melanome cells". Biochem Biophys Res Commun 226 (2): 427–435. doi:10.1006/bbrc.1996.1190. 
40. Das, KM; Dasgupta, A; Mandal, A; Geng, X (1993). "Autoimmunity to cytoskeletal protein tropomyosin. A clue to the pathogenetic mechanism fr ulcerative colitis". J Immunol 150 (6): 2487–2493. PMID 8450225. 
41. biancone, L; Monteleone, G; Marasco, R; Pallone, F (1998). "Autoimmunity to tropomyosinisoforms in ulcerative colitis (UC) patients and unaffected relatives". Clin Exp Immunol 113 (2): 198–205. PMC 1905040. PMID 9717968. doi:10.1046/j.1365-2249.1998.00610.x. 
42. Geng, X; Biancone, L; Dai, HH; Lin, JJ; Yoshizaki, N; Dasgupta, A; Pallone, F; Das, KM (1998). "Tropomyosin isoform in intestinal mucosa: production of autoantibodies to tropomyosin isoform in ulcerative colitis". Gastroenterology 114 (5): 912–922. PMID 9558279. doi:10.1016/S0016-5085(98)70310-5. 
43. Biancone, L; Palmieri, G; Lombardi, A; Colantoni, A; Tonelli, F; Das, KM; Pallone, F (2003). "tropomyosin expression in the ileal pouch: a relationship with the development of pouchitis in ulcerative colitis". Am J Gastroenterol 98 (12): 2719–2726. PMID 14687823. doi:10.1111/j.1572-0241.2003.08719.x. 
44. Dohlam, JG; Lupas, A; Carson, M (1993). "Long charge-rich alpha-helices in systemic autoantigens". Biochem Biophys Res Commun 195 (2): 686–696. PMID 8373407. doi:10.1006/bbrc.1993.2100. 
45. Khanna, AK; Nomura, Y; Fischetti, VA; Zabriskie, JB (1997). "Antibodies in the sera of acute rheumatic fever patients bind to human cardiac tropomyosin". J Autoimmunity 10: 99–106. doi:10.1006/jaut.1996.0107. 
46. Mor, F; Weinberger, A; Cohen, IR (2002). "Identification of alpha-tropomyosin as a target self-antigen in Behcet's syndrome". Eur J Immunol 32 (2): 356–365. PMID 11807775. doi:10.1002/1521-4141(200202)32:2<356::AID-IMMU356>3.0.CO;2-9.