تروبونين تي، العضلات الهيكلية السريعة

التروبونين تي، وهو بروتين سريع في العضلات الهيكلية (TnTf) ، يتم ترميزه في البشر بواسطة جين TNNT3 . ^{[ 5 ] [ 6 ]}

يقع جين TNNT3 على الكروموسوم 11 (p15.5)، ويُشفّر النظير العضلي الهيكلي السريع من تروبونين T (fsTnT). يُعدّ fsTnT بروتينًا يبلغ وزنه الجزيئي حوالي 31 كيلو دالتون، ويتكون من 268 حمضًا أمينيًا، بما في ذلك الميثيونين الأول ، وله نقطة تعادل كهربائي (pI) تبلغ 6.21 (في الشكل الجنيني). يُعتبر fsTnT الوحدة الفرعية المسؤولة عن ربط التروبوميوسين وتثبيت الخيوط الرفيعة في مُركّب التروبونين في الساركوميرات العضلية الهيكلية سريعة الانقباض. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} يُعبّر عن جين TNNT3 بشكلٍ خاص في العضلات الهيكلية سريعة الانقباض لدى الفقاريات. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

تطوّر جين TNNT3 كواحد من جينات نظائر التروبونين T الثلاثة في الفقاريات. يرتبط كل جين من جينات نظائر التروبونين T بجين نظير التروبونين I (TnI، أحد الوحدتين الفرعيتين الأخريين لمركب التروبونين) الموجود في المنطقة المجاورة له، ويرتبط fsTnT بجينات fsTnI (الشكل 1). تشير بيانات تماثل التسلسل وتشابه التغاير الفراغي للبروتين إلى أن جين TnT نشأ من تضاعف جين سلف شبيه بـ TnI، وأن fsTnT كان أول نظير TnT ظهر. ^{[ 11 ]} على الرغم من اختلافه الكبير عن TnT في العضلات الهيكلية البطيئة (ssTnT المشفر بواسطة TNNT1 ) وTnT القلبي (cTnT المشفر بواسطة TNNT2 )، فإن بنية fsTnT محفوظة بين أنواع الفقاريات (الشكل 2)، مما يعكس الخصائص الوظيفية المتخصصة لأنواع ألياف العضلات المختلفة. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

يحتوي جين TNNT3 في الثدييات على 19 إكسونًا. يؤدي التضفير البديل للرنا لثمانية منها إلى زيادة كبيرة في الاختلافات الهيكلية لبروتين fsTnT. ^{[ 12 ]} يتم توليد منطقتين متغيرتين من بروتين fsTnT عن طريق التضفير البديل (الشكل 3).

في المنطقة الطرفية الأمينية لجين fsTnT، تخضع الإكسونات 4 و5 و6 و7 و8 لعملية وصل بديل في خلايا العضلات الهيكلية البالغة. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]} ويُعبر عن إكسون جنيني من جين fsTnT، يقع بين الإكسونين 8 و9، بشكل خاص في العضلات الجنينية (Briggs and Schachat 1993). أما الإكسونان 16 و17، اللذان كانا يُعرفان سابقًا بالإكسونين α وβ، في المنطقة الطرفية الكربوكسيلية لجين fsTnT، فيخضعان لعملية وصل بديل بطريقة حصرية متبادلة. ^{[ 15 ]}

تطوّر جين Tnnt3 الطيري بإضافة إكسونات بديلة ناتجة عن التضفير البديل، وهي w وP1-7(x) وy، والتي تُشفّر المنطقة المتغيرة الطرفية N (الشكل 3). ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]} وانعكاسًا لقوة التضفير البديل المُدمج لإكسونات متعددة في توليد متغيرات fsTnT، كشف الفصل الكهربائي ثنائي الأبعاد عن أكثر من 40 شكلًا مختلفًا من أشكال التضفير لـ fsTnT في عضلة فخذ الدجاج. ^{[ 19 ]}

من خلال التضفير البديل للإكسون الجنيني وإكسونات بديلة أخرى في المنطقة المتغيرة الطرفية N، يخضع التعبير عن fsTnT أثناء نمو الثدييات والطيور لتحول من نظير ذي وزن جزيئي عالٍ إلى نظير ذي وزن جزيئي منخفض في كل من العضلات الهيكلية ذات الألياف السريعة والبطيئة السائدة. ^{[ 20 ]} يؤدي تضمين المزيد من الإكسونات الطرفية N إلى زيادة الشحنة السالبة التي تُعدّل التركيب الجزيئي العام لـ fsTnT وتُغير التفاعل مع TnI وTnC والتروبوميوسين. ^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]} كما تُساهم إضافة الشحنة السالبة الطرفية N في fsTnT، القائمة على التضفير البديل، في تحمل الحماض. ^{[ 24 ]}

يبدو أن التضفير البديل للإكسونين 16 و17، وهما إكسونان طرفيان كربونيان متنافيان، يخضع للتنظيم أثناء النمو. ^{[ 14 ]} يُعبر عن الإكسون 17، الذي يحمل تسلسلًا أكثر تشابهًا مع الجزء المقابل في ssTnT وcTnT، بشكل أساسي في fsTnT الجنيني والوليدي. ^{[ 14 ] [ 25 ]} وُجد الإكسون 16 من fsTnT فقط في العضلات الهيكلية للبالغين. يشفر كل من الإكسونين 16 و17 جزءًا ببتيديًا مكونًا من 14 حمضًا أمينيًا، يقع في الحلزون ألفا ويتفاعل مع TnI وTnC. كشفت دراسات تفاعل البروتين أن دمج الإكسون 17 يُضعف ارتباط fsTnT بـ TnC والتروبوميوسين. ^{[ 26 ]} لذلك، فإن التضفير البديل للإكسونات 16 و17 ينظم ارتباط fsTnT مع TnI، وربما TnC، وبالتالي يضبط وظيفة مركب التروبونين وانقباض العضلات الهيكلية أثناء النمو.

يتميز جين Tnnt3 الطيري، الذي يحتوي على إكسونات إضافية ناتجة عن التضفير البديل، بنمط تعبير فريد. تُعبر الإكسونات السبعة P تحديدًا في عضلات الصدر دون عضلات الساق. ^{[ 24 ]} خلال نمو عضلات الصدر الطيري بعد الفقس، يزداد التعبير عن الجزء المشفر بواسطة الإكسونات P (المسمى Tx نسبةً إلى التسمية الأصلية للإكسونات المشفرة كإكسون x) ويُدرج بشكل أساسي في fsTnT لعضلات الصدر البالغة. ^{[ 27 ]} يشفر كل إكسون P ببتيدًا خماسيًا AHH(A/E)A. يحتوي جزء Tx من fsTnT البالغ في رتبتي الدجاجيات والطيور الكركي على 7-9 تكرارات H(A/E)AAH التي تتميز بقدرة عالية على الارتباط بأيونات المعادن الانتقالية Cu(II) وNi(II) وZn(II) وCo(II). ^{[ 27 ]} يتمتع جزء Tx من بروتين fsTnT في عضلة صدر الدجاج بقدرة على الارتباط بالكالسيوم، ويُفترض أنه يعمل كمخزن للكالسيوم في عضلات الصدر السريعة لدى الطيور. ^{[ 28 ]} إلى جانب زيادة الشحنات السالبة في الطرف الأميني، قد تُسهم هذه الوظيفة في زيادة حساسية عضلة صدر الدجاج للكالسيوم مقارنةً بعضلة الساق. ^{[ 29 ]}

يحدث تحول في أشكال الربط من الوزن الجزيئي العالي إلى المنخفض في عضلات أرجل الطيور خلال مرحلة النمو بعد الفقس، على غرار ما يحدث في العضلات الهيكلية النامية لدى الثدييات. في المراحل المبكرة من نمو عضلات الصدر لدى الدجاج بعد الفقس، يُظهر بروتين fsTnT أيضًا تحولًا من الوزن الجزيئي العالي إلى المنخفض. مع ذلك، بعد حوالي 28 يومًا من الفقس، يرتفع مستوى بروتين fsTnT مع إضافة جزء Tx بسرعة، ليصبح الشكل السائد من بروتين fsTnT في عضلات الصدر لدى البالغين. ^{[ 27 ]}

لم يؤثر نقص ssTnT على التحول النمائي لأشكال التضفير fsTnT في الفئران التي تفتقر إلى ssTnT، مما يشير إلى أن التضفير البديل النمائي لـ fsTnT pre-mRNA يتم تنظيمه بشكل مستقل عن شذوذ نوع ألياف العضلات الهيكلية والتكيف. ^{[ 20 ]}