Titin protein đàn hồi bao gồm khoảng 30,000 amino axit, khiến nó trở thành loại protein lớn nhất được biết đến của con người. Là một thành phần của sarcomeres, đơn vị co bóp nhỏ nhất của cơ xương và cơ tim, titin cung cấp kết nối đàn hồi giữa đĩa Z và đầu myosin ở dạng sợi. Các sợi Titin được tải trước một cách thụ động và rút lại các sợi myosin sau khi co lại, điều này gần như có thể so sánh với chức năng của một lò xo hồi vị được tải trước của một chiếc máy.
Titin là gì?
Titin là một loại protein tương đối lớn, đàn hồi với một phân tử khối lượng khoảng 3.6 triệu dalton, là phân tử protein lớn nhất được biết đến của con người. Còn được gọi là Connectin, titin là một thành phần quan trọng của cơ vân và cơ tim. Khi xâu chuỗi lại với nhau, titin phân tử liên kết với nhau để tạo thành các sợi titin đàn hồi và giữ các sợi myosin ở vị trí trong sarcomere, đơn vị co bóp nhỏ nhất của cơ. Sau khi co lại và tiếp theo thư giãn của cơ, chúng hỗ trợ tái định vị các sợi myosin bằng cơ chế đàn hồi của chúng. Trong giai đoạn nghỉ ngơi của cơ, các sợi titin cung cấp sức căng cơ nhẹ bền vững. Theo các quy tắc có giá trị quốc tế của “Liên minh Quốc tế về Hóa học Ứng dụng và Tinh khiết” (IUPAC), protein được đặt tên theo amino axit chúng chứa, cụ thể là theo trình tự chính của chúng. Khi quy tắc này được áp dụng cho titin, kết quả là một từ viết tắt của gần 190,000 chữ cái sẽ mất vài giờ để đọc.
Giải phẫu và cấu trúc
Trong một sarcomere, các sợi titin cung cấp liên kết đàn hồi giữa các sợi myosin co lại và cái gọi là đĩa Z bao quanh mỗi sarcomere ở cả hai đầu. Mỗi sợi myosin riêng lẻ được kết nối ở mỗi đầu của nó với một sợi titin, mỗi sợi này được neo vào đĩa Z để các sợi myosin được giữ cố định bởi các sợi titin trong giai đoạn nghỉ và cả trong giai đoạn co. Khoảng 30,000 amino axit được tổ chức thành tổng số 320 vùng protein. Miền protein bao gồm một trình tự amin axit có thể hoạt động độc lập với phần còn lại của phân tử protein như một protein hoặc polypeptit độc lập và thực hiện các chức năng sinh lý. Vài trăm sarcome nối tiếp nhau tạo thành một cơ hoặc myofibril, sau đó kết hợp với nhau để tạo thành vài trăm sợi cơ. Dưới kính hiển vi ánh sáng, các vùng riêng lẻ của sarcomeres sắp xếp song song và một phía sau vùng kia có thể nhìn thấy dưới dạng các vân ngang. Trong mỗi trường hợp, ở bên phải và bên trái của đĩa Z xuất hiện tối, có thể nhìn thấy cái gọi là dải I sáng hơn, ngoài các sợi actin, chủ yếu chứa titin đàn hồi.
Chức năng và nhiệm vụ
Chức năng co bóp của sarcomere, đơn vị chức năng nhỏ nhất trong tế bào cơ vân, dựa vào các sợi myosin mà kính viễn vọng trong quá trình co cơ, khiến sarcomere ngắn lại. Để đảm bảo rằng sự rút ngắn của các sợi myosin ảnh hưởng đến toàn bộ cơ, chúng được kết nối ở cả hai bên bằng các sợi titin, lần lượt được neo vào các đĩa Z. Điều này có nghĩa là các sợi titin tạo thành một kết nối đàn hồi giữa các sợi myosin và Z-disk. Các sợi titin cung cấp một loại lực căng trước để giữ các sợi myosin ở vị trí trung tâm giữa các sợi actin xung quanh chúng, cả ở trạng thái thả lỏng và co lại. Tính đàn hồi của titin đảm bảo rằng sự co lại và thư giãn các giai đoạn của cơ không nối tiếp nhau theo kiểu giật mà được làm chậm lại và có thể được kiểm soát tốt hơn trong điều kiện điều khiển vận động tinh. Hơn nữa, các sợi titin chống lại chấn thương cho các sợi cơ khi hoạt động mạnh và bạo lực kéo dài bằng cách "tạo ra" đàn hồi. Ngoài ra, các sợi titin làm tăng tổng khoảng cách mà một cơ có thể rút ngắn tổng thể vì các sợi titin cũng ngắn lại trong giai đoạn co và tăng chiều dài đường co của sarcomere. Trong thời gian thư giãn pha của cơ, hoạt động của các sợi titin có thể so sánh với nguyên tắc hoạt động của lò xo hồi vị vì lực căng cơ bản của chúng. Tính đàn hồi của titin do đó hỗ trợ một cách thụ động cho hoạt động của cơ đối kháng, về nguyên tắc đảm bảo rằng các sarcomeres được “kéo” trở lại chiều dài ban đầu của chúng.
Bệnh
Các bệnh về cơ và những phàn nàn có thể là do trục trặc của cấu trúc protein titin vẫn chưa được biết đến. Có lẽ là bệnh về cơ được biết đến nhiều nhất trong đó titin cũng đóng một vai trò nhất định đau nhức cơ bắp, điều mà hầu như ai cũng gặp phải một hoặc nhiều lần trong suốt cuộc đời của họ. Theo những phát hiện gần đây, đau nhức cơ bắp được gây ra bởi các vết nứt nhỏ trên đĩa Z của các sarcomeres và sự phá hủy các cấu trúc giữ titin và các protein bị liên lụy. Rất có thể, điển hình đau nhức cơ bắp xuất phát từ phản ứng của các tế bào cơ với các chấn thương nhỏ. Các phản ứng viêm gây đau được tạo ra, điều này sẽ cho phép nhanh chóng sửa chữa các sarcome. Liên quan đến đau nhức cơ, vẫn có ý kiến cho rằng đó là do cơ bị axit hóa quá mức với axit lactic, một giả định đã bị bác bỏ. Bệnh nhược cơ là một bệnh thần kinh cơ hiếm gặp, trong đó titin cũng có liên quan. Nó là một rối loạn truyền tín hiệu vận động đến các tế bào cơ. Tự trị chặn acetylcholine thụ thể của tấm cuối động cơ. Tự trị nhắm mục tiêu đến các mô của chính cơ thể hoặc kích thích tố. Ở hầu hết các bệnh nhân bị nhồi máu cơ tim, kháng thể chống lại đoạn protein MGT30 có thể được phát hiện. Đây là một polypeptit có phân tử khối lượng 30,000 dalton chứa trong titin. Phát hiện kháng thể chống lại cấu trúc phụ của titin rất hữu ích trong Chẩn đoán phân biệt nghi ngờ sự hiện diện của bệnh tự miễn dịch nhồi máu cơ tim.
