U ljudskom hromosomskom genomu, TNNT2 gen nalazi se na pozicijki 1q32, koja kodira izoformu srčanog mišića troponina T (cTnT). Ljudski cTnT je protein od ~36 kDa koji se sastoji od 297 aminokiselina uključujući prvi metionin sa izoelektričnom tačkom (pI) od 4,88. To je tropomiozin-vezujuća i tanka filamentna podjedinica troponinskog kompleksa u ćelijama srčanog mišića.[7][8][9] TNNT2 gen eksprimira se u srčanom mišićukičmenjaka i skeletnim mišićimaembriona.[8][9][10]
Kao dio troponinskog kompleksa, funkcija cTnT je da regulira kontrakciju mišića. N-terminalni region TnT koji snažno vezuje aktin najverovatnije se pomjera sa Tm i aktinom tokom jakog miozinskog poprečnog vezivanja i stvaranja sile . Ovaj region je vjerovatno uključen u transdukciju kooperativnosti niz tanki filament.[15] C-terminalni region TnT čini dio domena globulastog troponinskog kompleksa i učestvuje u korištenju osetljivost na kalcij jakog miozinskog poprečnog mosta koji se vezuje za tanki filament.[16]
TNNT2 gen sisara sadrži 14 konstitutivnih egzona i tri alternativno preražena egzona.[17] Egzoni 4 i 5 koji kodiraju N-terminalni varijabilni region i egzon 13 između srednjeg i C-terminalnog regiona su alternativno prerađeni.[18] Egzon 5 kodira segment od 9 ili 10 aminokiselina koji je visoko kiseo i negativno nabijen pri fiziološkom pH.[8] Ekgzon 5 eksprimira se u srcu embriona, a reguliše naniže i prestaje ekspresiju tokom postnatalnog razvoja.[19]
Embrionalni cTnT s više negativnog naboja na N-terminalnom području pokazuje veću osjetljivost na kalcij, aktivnost aktomiozinske ATPaze i proizvodnju sile miofilamenta, u poređenju sa srčanim TnT odraslih osoba, kao i veću toleranciju na acidozu.[20] TNNT2 gen je prolazno eksprimiran u embrionalnim i neonatalnim skeletnim mišićima i kod ptičjih i kod sisara.[21][22][23] Kada se TNNT2 eksprimira u neonatusnog skeletnog mišića, alternativna prerada egzona 5 pokazuje sinhronizovanu regulaciju sa onom u srcu na način specifičan za vrstu.[21] Ovaj fenomen ukazuje da je alternativna perada pre-iRNK TNNT2 pod kontrolom genetički ugrađenog sistemskog biološkog sata.
Ser2 cTnT na N-terminalu fosforiliran je konstitutivno nepoznatim mehanizmima.[7] Pronađeno je da je cTnT fosforiliran putem PKC na Thr197, Ser201, Thr206, Ser208 i Thr287 u C-terminalnoj regiji. Samo fosforilacija Thr206 bila je dovoljna da smanji osjetljivost miofilamenta na kalcij i proizvodnju sile. cTnT je također fosforiliran na Thr194 i Ser198 u uslovima stresa,[24] što dovodi do oslabljene kontraktilnosti kardiomiocita. Pokazalo se da fosforilacija cTnT na Ser278 i Thr287 pomoću ROCK-II smanjuje aktivnost miozinske ATPaze i razvoj sile miofilamenta u prekrivenom srčanom mišiću.[25] Tabela 1 sumira modifikacije fosforilacije cTnT i moguće funkcije.
cTnT se sve više modificira na Ser190 O-GlcNAcilacijom tokom razvoja srčane insuficijencije kod pacova, praćeno smanjenom fosforilacijom Ser208.[26]
Proteolitska modifikacija
U apoptotskim kardiomiocitima, cTnT je razdvojen kaspazom 3, da bi se stvorio skraćeni fragment od 25 kDa na N-terminalnom dijelu.[27] Ova destruktivna fragmentacija uklanja dio srednjeg područja vezivanja tropomiozina 1,[28] dovodeći do slabljenja proizvodnje sile miofilamenta, smanjenjem aktivnosti miozinske ATPaze.
U srčanom mišiću u uslovima stresa, srčani TnT se cijepa kalpainom I, restriktivno uklanjajući čitavu varijabilnu regiju N-terminala.[29][30] Ova proteolitska modifikacija cTnT se javlja u srčanom mišiću u akutnoj ishemiji-reperfuziji ili preopterećenju pritiskom.[31]
Restriktivno skraćeni cTnT na N-terminalnom dijelu ostaje funkcionalan u miofilamentima i dovodi do smanjene kontraktilne brzine ventrikularnog mišića, što produžava fazu brzog izbacivanja i rezultira povećanjem udarnog volumena, posebno pod povećanim naknadnim opterećenjem.[31]In vitro studije pokazale su da je N-terminalni skraćeni cTnT očuvao ukupnu osjetljivost srčanog miofilamenta na kalcij i kooperativnost, ali je promijenio afinitete vezivanja TnT-a za tropomiozin, TnI i TnC proteine,[32] i dovode do blago smanjene maksimalne aktivnosti miozinske ATPaze i proizvodnje sile miofilamenta, što čini osnovu selektivnog smanjenja kontraktilne brzine srčanokomornog mišića, kako bi se povećao udarni volumen, bez značajnog povećanja potrošnje energije.[31]
Sa relativno kratkim poluživotom cTnT u kardiomiocitima (3-4 dana),[33] N-terminalni skraćeni cTnT bi bio zamijenjen novosintetiziranim netaknutim cTnT za nekoliko dana. Stoga ovaj mehanizam obezbjeđuje reverzibilnu posttranslacionu regulaciju za modulaciju srčane funkcije u prilagođavanju na stresne uslove.
Mesta fosforilacije u cTnT u poređenju sa ssTnT i fsTnT
Sumirani su rezidui u srčanom TnT sa regulacijom fosforilacije. Broj ostataka za fosforilacijski serin i treonin je onaj u ljudskom srčanom TnT sa uključenim prvim metioninom. Fosforilacija srčanog TnT na ovim ostacima upoređena je sa parnjacima u brzom TnT i sporom TnT. C, konzerciran; N je nekonzerviran. Također navedene su i kinaze odgovorne za svaku fosforilaciju, funkcionalne efekte.
Mutacije u kardiomiopatijama
Tačkaste mutacije u genu TNNT2 uzrokuju različite tipove kardiomiopatija, uključujući hipertrofnu kardiomiopatiju (HCM), proširenu kardiomiopatiju (DCM) i restriktivnu kardiomiopatiju (RCM). Tabela u nastavku rezimira reprezentativne TNNT2 mutacije i abnormalne spojeve pronađene kod ljudskih i životinjskih kardiomiopatija.
Reprezentativne TNNT2 mutacije i abnormalne prerade koje uzrokuju kardiomiopatiju
Aminokiselinski ostaci mutacija su numerisani kao u ljudskom srčanom TnT, sa uključenim prvim metioninom. Mutacije srčanog TnT koje su uzrokovale kardiomiopatije uglavnom su nađene u komnzerviranim srednjim i C-terminalnim regijama.
Kod kičmenjaka, evoluirala su tri homologna gena, koji kodiraju tri izoforme TnT specifične za tip mišića.[9] Svaki od gena izoformi TnT vezan je u hromosomskoj DNK sa genom izoforme troponina I (TnI), koji kodira inhibitornu podjedinicu troponinskog kompleksa i formira tri para gena: brzi skeletni mišić TnI (fsTnI)-fsTnT, spori skeletni mišić TnI ( ssTnI)-cTnT i cTnI-ssTnT parovi. Studije o konzerviranosti sekvenci i epitopa sugeriraju da geni koji kodiraju izoforme TnT i TnI specifične za tip mišića potiču iz predačkog gena sličnog TnI i dupliciraju se i diverzificiraju iz para gena sličnog fsTnI-u i fsTnT.[28]
Očigledno isprepletena veza između ssTnI-cTnT i cTnI-ssTnT gena zapravo odražava originalne funkcionalne veze jer je gen TNNT2 eksprimiran zajedno sa ssTnI genom u embrionskom srčanom mišiću.[21] Poravnavanje proteinske sekvence gena pokazalo je da je TNNT2 gen pkouzzerviran kod vrsta kičmenjaka (slika 2) u srednjem i C-terminalnom području, dok se tri izoforme mišićnog tipa značajno razlikuju.[8][9]
^"Troponin T, cardiac muscle". Cardiac Organellar Protein Atlas Database. Arhivirano s originala, 5. 3. 2016. Pristupljeno 17. 12. 2021. Greška kod citiranja: Neispravna oznaka <ref>; naziv "COPa_Knowledgebase" definiran je nekoliko puta s različitim sadržajem
^Jin JP, Huang QQ, Yeh HI, Lin JJ (Oct 1992). "Complete nucleotide sequence and structural organization of rat cardiac troponin T gene. A single gene generates embryonic and adult isoforms via developmentally regulated alternative splicing". Journal of Molecular Biology. 227 (4): 1269–76. doi:10.1016/0022-2836(92)90540-Z. PMID1433301.
^Farza H, Townsend PJ, Carrier L, Barton PJ, Mesnard L, Bährend E, Forissier JF, Fiszman M, Yacoub MH, Schwartz K (Jun 1998). "Genomic organisation, alternative splicing and polymorphisms of the human cardiac troponin T gene". Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 30 (6): 1247–53. doi:10.1006/jmcc.1998.0698. PMID9689598.
^Jaquet K, Fukunaga K, Miyamoto E, Meyer HE (Apr 1995). "A site phosphorylated in bovine cardiac troponin T by cardiac CaM kinase II". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Protein Structure and Molecular Enzymology. 1248 (2): 193–5. doi:10.1016/0167-4838(95)00028-s. PMID7748902.
^ abcSumandea MP, Vahebi S, Sumandea CA, Garcia-Cazarin ML, Staidle J, Homsher E (Aug 2009). "Impact of cardiac troponin T N-terminal deletion and phosphorylation on myofilament function". Biochemistry. 48 (32): 7722–31. doi:10.1021/bi900516n. PMID19586048.
^Streng AS, de Boer D, van der Velden J, van Dieijen-Visser MP, Wodzig WK (Oct 2013). "Posttranslational modifications of cardiac troponin T: an overview". Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 63: 47–56. doi:10.1016/j.yjmcc.2013.07.004. PMID23871791.
^Peddy SB, Vricella LA, Crosson JE, Oswald GL, Cohn RD, Cameron DE, Valle D, Loeys BL (maj 2006). "Infantile restrictive cardiomyopathy resulting from a mutation in the cardiac troponin T gene". Pediatrics. 117 (5): 1830–3. doi:10.1542/peds.2005-2301. PMID16651346. S2CID40700808.
^Nakajima-Taniguchi C, Matsui H, Fujio Y, Nagata S, Kishimoto T, Yamauchi-Takihara K (Feb 1997). "Novel missense mutation in cardiac troponin T gene found in Japanese patient with hypertrophic cardiomyopathy". Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 29 (2): 839–43. doi:10.1006/jmcc.1996.0322. PMID9140840.
^ abcdWatkins H, McKenna WJ, Thierfelder L, Suk HJ, Anan R, O'Donoghue A, Spirito P, Matsumori A, Moravec CS, Seidman JG (Apr 1995). "Mutations in the genes for cardiac troponin T and alpha-tropomyosin in hypertrophic cardiomyopathy". The New England Journal of Medicine. 332 (16): 1058–64. doi:10.1056/NEJM199504203321603. PMID7898523.
^Nakaura H, Yanaga F, Ohtsuki I, Morimoto S (Sep 1999). "Effects of missense mutations Phe110Ile and Glu244Asp in human cardiac troponin T on force generation in skinned cardiac muscle fibers". Journal of Biochemistry. 126 (3): 457–60. doi:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a022473. PMID10467159.
^ abKoga Y, Toshima H, Kimura A, Harada H, Koyanagi T, Nishi H, Nakata M, Imaizumi T (Dec 1996). "Clinical manifestations of hypertrophic cardiomyopathy with mutations in the cardiac beta-myosin heavy chain gene or cardiac troponin T gene". Journal of Cardiac Failure. 2 (4 Suppl): S97–103. doi:10.1016/s1071-9164(96)80064-9. PMID8951566.
^Kaski JP, Syrris P, Burch M, Tomé-Esteban MT, Fenton M, Christiansen M, Andersen PS, Sebire N, Ashworth M, Deanfield JE, McKenna WJ, Elliott PM (Nov 2008). "Idiopathic restrictive cardiomyopathy in children is caused by mutations in cardiac sarcomere protein genes". Heart. 94 (11): 1478–84. doi:10.1136/hrt.2007.134684. PMID18467357. S2CID44257334.
^Lu QW, Morimoto S, Harada K, Du CK, Takahashi-Yanaga F, Miwa Y, Sasaguri T, Ohtsuki I (Dec 2003). "Cardiac troponin T mutation R141W found in dilated cardiomyopathy stabilizes the troponin T-tropomyosin interaction and causes a Ca2+ desensitization". Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 35 (12): 1421–7. doi:10.1016/j.yjmcc.2003.09.003. PMID14654368.
^Harada K, Takahashi-Yanaga F, Minakami R, Morimoto S, Ohtsuki I (Feb 2000). "Functional consequences of the deletion mutation deltaGlu160 in human cardiac troponin T". Journal of Biochemistry. 127 (2): 263–8. doi:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a022603. PMID10731693.
^ abKamisago M, Sharma SD, DePalma SR, Solomon S, Sharma P, McDonough B, Smoot L, Mullen MP, Woolf PK, Wigle ED, Seidman JG, Seidman CE (Dec 2000). "Mutations in sarcomere protein genes as a cause of dilated cardiomyopathy". The New England Journal of Medicine. 343 (23): 1688–96. doi:10.1056/NEJM200012073432304. PMID11106718.
^Hanson EL, Jakobs PM, Keegan H, Coates K, Bousman S, Dienel NH, Litt M, Hershberger RE (Feb 2002). "Cardiac troponin T lysine 210 deletion in a family with dilated cardiomyopathy". Journal of Cardiac Failure. 8 (1): 28–32. doi:10.1054/jcaf.2002.31157. PMID11862580.
^ abFujino N, Shimizu M, Ino H, Yamaguchi M, Yasuda T, Nagata M, Konno T, Mabuchi H (Jan 2002). "A novel mutation Lys273Glu in the cardiac troponin T gene shows high degree of penetrance and transition from hypertrophic to dilated cardiomyopathy". The American Journal of Cardiology. 89 (1): 29–33. doi:10.1016/S0002-9149(01)02158-0. PMID11779518.
^Morimoto S, Nakaura H, Yanaga F, Ohtsuki I (Jul 1999). "Functional consequences of a carboxyl terminal missense mutation Arg278Cys in human cardiac troponin T". Biochemical and Biophysical Research Communications. 261 (1): 79–82. doi:10.1006/bbrc.1999.1000. PMID10405326.