تروبونين I، العضلات الهيكلية السريعة

التروبونين I، وهو بروتين خاص بالعضلات الهيكلية السريعة، يتم ترميزه في البشر بواسطة جين TNNI2 . ^{[ 5 ] [ 6 ]}

يقع جين TNNI2 في الموضع 11p15.5 من الكروموسوم البشري، وهو يُشفّر بروتين تروبونين I (fsTnI) الخاص بالعضلات الهيكلية سريعة الانقباض. يبلغ وزن بروتين fsTnI 21.3 كيلو دالتون، ويتكون من 182 حمضًا أمينيًا، بما في ذلك الميثيونين الأول ، وله نقطة تعادل كهربائي (pI) تبلغ 8.74. وهو الوحدة الفرعية المثبطة لمركب التروبونين في ألياف العضلات الهيكلية سريعة الانقباض. ^{[ 7 ]}

تطورت ثلاثة جينات متماثلة في الفقاريات، تُشفّر ثلاثة أشكال متماثلة من بروتين تروبونين I (TnI) خاصة بأنواع العضلات. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} أظهر تحليل التسلسل، والمسافة المناعية، ودراسة الحالات التكوينية المُثبّطة تطوريًا، أن جينات TnI قد تطورت في ارتباط وثيق مع الجينات التي تُشفّر بروتين تروبونين T (TnT)، وهو وحدة فرعية أخرى من مُركّب التروبونين. ^{[ 10 ]} يُمثّل زوج الجينات TnI-TnT السريع جينات TnI وTnT الأصلية (الشكل 1). من المُرجّح أن تكون أزواج الجينات TnI-TnT الثلاثة الخاصة بأنواع ألياف العضلات قد نشأت من جين سلفي شبيه بـ TnI، والذي يُفترض أنه تضاعف ليُشكّل زوجًا جينيًا مُرتبطًا ارتباطًا وثيقًا، أحدهما شبيه بـ TnI السريع والآخر شبيه بـ TnT السريع. أدت أحداث تضاعف لاحقة إلى ظهور زوج جيني يشبه التروبونين البطيء I (ssTnI) وآخر يشبه التروبونين القلبي T (cTnI)، والذي تضاعف بدوره ليُنتج أزواج الجينات الحالية: التروبونين البطيء I-التروبونين القلبي T (ssTnI-cTnT) والتروبونين القلبي I-التروبونين البطيء T (cTnI-slow TnT). يبدو أن زوج الجينات ssTnI وcTnI مُرتبك بشكل عشوائي، ولكنه في الواقع مُرتبط وظيفيًا، حيث يُعبَّر عنهما معًا ويُشكلان مُركب التروبونين في قلب الجنين. قد يكون تداخل عناصر المُحسِّن في مُحفِّز جين TnT مع بنية جين TnI في المنطقة المجاورة له عاملًا حاسمًا في الحفاظ على الارتباط الوثيق بين زوجي جينات TnI وTnT ^{[ 11 ].}

تلخص الشجرة التطورية في الشكل 2 السلالة التطورية لنظائر fsTnI في أنواع الفقاريات.

أظهر التحليل التطوري لنظائر بروتين تروبونين I في الفقاريات أن كل نظير من النظائر الخاصة بنوع معين من العضلات أكثر حفظًا بين الأنواع من النظائر الثلاثة في نوع واحد معين، مما يشير إلى تباين مبكر في وظائف النظائر الخاصة بنوع ألياف العضلات، بالإضافة إلى الحفاظ على وظائف كل نوع من أنواع ألياف العضلات. ^{[ 12 ]}

تم استنساخ جين التروبونين I (TnI) للعضلات الهيكلية السريعة لأول مرة من مكتبة الحمض النووي التكميلي (cDNA) للعضلات الهيكلية. ^{[ 13 ]} ويُلاحظ عمومًا أن fsTnI يُعبَّر عنه حصريًا في ألياف العضلات الهيكلية سريعة الانقباض. وأفادت دراسات أحدث أن وحدات فرعية من تروبونين العضلات الهيكلية السريعة (fsTnI، fsTnT، fsTnC) تُعبَّر عنها بمستويات كبيرة في خلايا العضلات الملساء للأوعية الدموية للفئران، ^{[ 14 ]} والمثانة والشعب الهوائية. ^{[ 15 ]} كما وُجد تعبير fsTnI في خلايا غير عضلية، مثل خلايا ظهارة القرنية البشرية ^{[ 16 ]} والغضروف. ^{[ 17 ] [ 18 ]} ولا تزال وظيفة fsTnI المُعبَّر عنه في العضلات الملساء والخلايا غير العضلية غير واضحة.

أظهرت البنية البلورية لبروتين fsTnI في مركب التروبونين المستخلص من عضلة الهيكل العظمي السريعة للدجاج بنية عامة ^{[ 19 ]} مشابهة لتلك الخاصة بالتروبونين القلبي. ^{[ 20 ]} وقد تم تحديد المنطقة المثبطة لبروتين fsTnI في التروبونين الهيكلي، بينما كانت غير مرئية في البنية البلورية للتروبونين القلبي. واستنادًا إلى البنية البلورية، تم اقتراح رسم تخطيطي (الشكل 3) لتوضيح التغيرات الشكلية في التروبونين أثناء تنشيط العضلات واسترخائها.

تم العثور على طفرة خاطئة في الحمض الأميني R174Q، وطفرة غير منطقية R156X، وثلاثة حذف لحمض أميني واحد DE167 وDK175 وDK176، جميعها في نطاق التفاعل بين الأكتين والتروبوميوسين الطرفي الكربوكسيلي، لدى مرضى مصابين بتيبس المفاصل البعيد. ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]}

تم اقتراح استخدام تروبونين I العضلي الهيكلي كعلامة مصلية حساسة وسريعة خاصة بألياف العضلات الهيكلية للكشف عن إصاباتها. ^{[ 27 ] [ 28 ]} وقد لوحظ ارتفاع تركيز تروبونين I العضلي السريع الانقباض (fsTnI) في الدم المحيطي عند تلف ألياف العضلات سريعة الانقباض. ^{[ 28 ]}