Tropomiosina: características, estructura y funciones
La tropomiosina es una de las tres proteínas que forman parte de los filamentos delgados en las miofibrillas de las células musculares del músculo esquelético estriado de los vertebrados y de las células musculares de algunos invertebrados.
Se halla principalmente asociada con los filamentos de actina en las miofibrillas musculares, pero existen reportes que indican que, aunque en menor proporción, también puede encontrarse asociada a los filamentos de actina del citoesqueleto de células no musculares.
Fue aislada y cristalizada por primera vez entre los años 1946 y 1948, mediante protocolos similares a los que se emplearon años antes para la obtención de la actina y la miosina, las dos proteínas más abundantes en los miofilamentos.
En las células del músculo esquelético, la tropomiosina constituye, junto con la troponina, un dúo proteico regulador que actúa como “sensor” de calcio, puesto que su asociación inhibitoria con las fibras de actina es revertida tras la unión con los iones de calcio que ingresan a la célula como respuesta a los estímulos nerviosos que dirigen la contracción.
Índice del artículo
En las células de los vertebrados, la tropomiosina se encuentra, invariablemente, como parte de los filamentos delgados en las miofibrillas musculares, tanto del músculo estriado como del músculo liso, donde ejerce funciones regulatorias.
Los científicos han descrito a la tropomiosina como una proteína asimétrica, bastante estable frente al calor (termoestable), cuya polimerización parece depender de la concentración iónica del medio donde se encuentre.
Pertenece a una gran y compleja familia de proteínas fibrosas y helicoidales que se distribuyen ampliamente entre los eucariotas. En los vertebrados, las tropomiosinas se clasifican en dos grandes grupos:
– Las de alto peso molecular (entre 284-281 aminoácidos).
– Las de bajo peso molecular (entre 245-251 aminoácidos).
Todas las isoformas, cuando son examinadas por separado, tienen un número de residuos aminoacídicos que es múltiplo de 40. Hay hipótesis que plantean que cada uno de estos “grupos” de aminoácidos interactúa con un monómero de actina G cuando ambas proteínas están formando un complejo en los filamentos delgados.
Los mamíferos contienen al menos 20 isoformas diferentes de tropomiosina, codificadas por cuatro genes que se expresan a través de promotores alternativos y cuyos productos (ARNm) son procesados por cortes y empalmes alternativos (“splicing”).
Algunas de estas isoformas tienen expresión diferencial. Muchas son tejido y estadio-específicas, pues algunas se encuentran en tejidos musculares determinados y puede darse el caso de que se expresen solo en un momento específico del desarrollo.
La tropomiosina es una proteína dimérica, compuesta por dos hélices alfa polipeptídicas enrolladas entre sí, de más o menos 284 residuos aminoacídicos cada una, con un peso molecular cercano a los 70 kDa y una longitud de más de 400 nm.
Puesto que pueden existir múltiples isoformas, su estructura puede estar compuesta por dos moléculas iguales o dos diferentes, formando así una proteína homodimérica o heterodimérica, respectivamente. Estas difieren en cuanto a la “fuerza” con la que se unen a los filamentos de actina.
Las moléculas de tropomiosina, también de forma filamentosa, se ubican en las regiones de “surco” que existen entre las cadenas de polímeros de actina G que conforman las hebras de actina F de los filamentos finos. Algunos autores describen su asociación como una “complementariedad de forma” entre ambas proteínas.
La secuencia de esta proteína se concibe como una “ristra” de heptapéptidos (7 aminoácidos) que se repiten, cuyas características y propiedades individuales promueven el empaquetamiento estable de las dos hélices que conforman su estructura, y entre los cuales se forman los sitios de unión para la actina.
La unión entre las fibras de tropomiosina y las de actina se da principalmente a través de interacciones electrostáticas.
El extremo N-terminal de las tropomiosinas está muy conservado entre las diferentes isoformas musculares. Tanto es así, que ocho de los primeros nueve residuos son idénticos desde el hombre hasta Drosophila (la mosca de la fruta), y 18 de los primeros 20 residuos N-terminales están conservados en todos los vertebrados.
La tropomiosina y la troponina, como se comentó anteriormente, constituyen el dúo regulatorio de la contracción muscular de las fibras esqueléticas y cardíacas de los vertebrados y algunos invertebrados.
La troponina es un complejo proteico formado por tres subunidades, una que responde al calcio y se une a este, otra que se une a la tropomiosina y otra que se une a los filamentos de actina F.
Cada molécula de tropomiosina está asociada con un complejo de troponina que regula los movimientos de la primera.
Cuando el músculo está relajado, la tropomiosina se encuentra en una topología especial que bloquea en la actina los sitios de unión a miosina, lo que previene la contracción.
Cuando las fibras musculares reciben el estímulo adecuado, aumenta la concentración intracelular de calcio, lo que provoca un cambio conformacional en la troponina asociada a la tropomiosina.
El cambio conformacional en la troponina induce también un cambio conformacional en la tropomiosina, que resulta en la “liberación” de los sitios de unión acto-miosina y permite que ocurra la contracción de las miofibrillas.
En las células no musculares donde se encuentra, la tropomiosina aparentemente cumple funciones estructurales o en la regulación de la morfología y movilidad celular.
La tropomiosina ha sido señalada como una de las más abundantes proteínas musculares alergénicas en los casos de reacciones alérgicas causadas por alimentos de origen animal.
Está presente en células musculares y no musculares, tanto de vertebrados como de invertebrados. Diversos estudios revelan que las reacciones alérgicas causadas por crustáceos como los camarones, cangrejos y langostas son producto de la “detección” de sus epítopos por medio de las inmunoglobulinas en el suero de pacientes alérgicos hipersensibles.
Se piensa que esta proteína se comporta como un alérgeno de reactividad cruzada, puesto que pacientes alérgicos a los camarones, por ejemplo, lo son también a otros crustáceos y moluscos que poseen una proteína con características similares.
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