TROPONINA: CARACTERÍSTICAS, ESTRUTURA, FUNÇÕES E TESTE - BIOLOGIA - 2024

Troponina é o nome dado a uma proteína presente no músculo esquelético e cardíaco dos vertebrados, associada aos filamentos das 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 se baseia na interação entre filamentos ordenados e intimamente associados no seu interior, ocupando a maior parte do volume citoplasmático.

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

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

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

A troponina e a tropomiosina são as duas proteínas associadas aos finos filamentos de actina que participam da 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 regulador 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 congênitas ou familiares são produto de mutações na sequência dos genes que codificam para qualquer um dos dois (troponina ou tropomiosina).

Caracteristicas

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

Essa proteína, como já foi destacado, é encontrada exclusivamente nos filamentos contidos nas miofibrilas das fibras musculares esqueléticas e cardíacas estriadas, e não nas fibras musculares lisas que constituem os músculos vasculares e viscerais.

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

Nos miofilamentos, a proporção entre a troponina e as moléculas de tropomiosina é de 1 para 1, o que significa que para cada complexo de troponina existente há 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 mais ou menos 78 kDa.

No corpo humano, existem variantes específicas de tecido para cada uma dessas subunidades, que diferem umas das outras tanto em nível genético e molecular (com relação aos genes que as codificam) quanto em nível estrutural (com relação a suas sequências de aminoácidos).

Representação de uma das subunidades da troponina (Fonte: Jawahar Swaminathan e equipe do MSD no Instituto Europeu de Bioinformática via Wikimedia Commons)

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

Troponina T ou TnT é aquela que possui os sítios de ligação para ancorar o complexo das três subunidades à tropomiosina e tem peso molecular de 30 kDa; é também 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 os sítios especiais para se ligar à actina, bloqueando a interação desta com a miosina, que é o fenômeno responsável pela contração das fibras musculares.

Muitos livros-texto referem-se a essa subunidade como a subunidade inibitória e como a "cola" molecular entre as três subunidades da troponina. Sua capacidade de se ligar à actina e sua atividade inibitória são aumentadas 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 péptido central de 12 resíduos de aminoácidos entre as posições 104 e 115; e que a região C-terminal da subunidade também desempenha um papel durante a inibição.

Recursos

O principal papel da troponina na contração muscular depende de sua capacidade de ligar o cálcio, uma vez que essa proteína é o único componente dos finos filamentos do músculo esquelético que possui essa propriedade.

Na ausência de troponina, os filamentos finos são capazes de se ligar a filamentos grossos e se contrair, independentemente da concentração de cálcio intracelular, portanto a função da troponina é prevenir a contração na ausência de cálcio por meio de sua associação com a 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 os filamentos finos e grossos que deslizam uns sobre os outros.

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

Os íons de cálcio do retículo sarcoplasmático (o retículo endoplasmático das fibras musculares) se ligam à subunidade C da troponina, neutralizando a inibição mediada pela troponina e desencadeando 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 espalha entre as três subunidades e permite sua dissociação das moléculas de actina e tropomiosina.

Essa dissociação entre troponina, tropomiosina e actina revela os locais de ligação da miosina na actina. É então que as cabeças globulares deste último podem interagir com as fibras de actina e iniciar a contração dependente de ATP pelo deslocamento de um filamento sobre o outro.

Teste de troponina

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

Este teste é encontrado por muitos médicos responsáveis ​​pelo tratamento para ajudar a tomar decisões sobre o que fazer e qual tratamento administrar a pacientes com dor no peito.

Geralmente está associada à detecção das subunidades da troponina T e I, uma vez que a isoforma da troponina C também é encontrada nos músculos esqueléticos de contração lenta; ou seja, não é específico para o coração.

Em que se baseia o teste da troponina?

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

Isoforma da subunidade da troponina I (cTnI)

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

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

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

Isoforma da subunidade T da troponina (cTnT)

A isoforma cardíaca da subunidade T da troponina é codificada em três genes diferentes, os mRNAs dos quais podem sofrer splicing alternativo, resultando na produção de isoformas com sequências variáveis ​​nos terminais N e C.

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

Os testes de "próxima geração" para a subunidade T da isoforma cardíaca prestam muita atenção ao fato de que algum tecido do músculo esquelético lesado pode reexpressar esta isoforma, portanto, a reação cruzada com anticorpos pode ser obtida.

Referências

1. Babuin, L., & Jaffe, AS (2005). Troponina: o biomarcador de escolha para a detecção de lesão cardíaca. CMAJ, 173 (10), 1191-1202.
2. Collinson, P., Stubbs, P., & Kessler, A.-C. (2003). Avaliação multicêntrica do valor diagnóstico da troponina T cardíaca, massa CK-MB e mioglobina para avaliar pacientes com suspeita de síndromes coronárias agudas na prática clínica de rotina. Heart, 89, 280-286.
3. Farah, C., & Reinach, F. (1995). O complexo de troponina e a regulação da contração muscular. FASEB, 9, 755–767.
4. Keller, T., Peetz, D., Tzikas, S., Roth, A., Czyz, E., Bickel, C.,… Blankenberg, S. (2009). Ensaio de troponina I sensível no diagnóstico precoce de infarto agudo do miocárdio. The New England Journal of Medicine, 361 (9), 868-877.
5. Ross, M., & Pawlina, W. (2006). Histologia. A Text and Atlas with correlated cell and molecular biology (5th ed.). Lippincott Williams & Wilkins.
6. Wakabayashi, T. (2015). Mecanismo de regulação do cálcio da contração muscular. Em busca de sua base estrutural. Proc. Jpn. Acad. Ser. B, 91, 321-350.