Desmin: Szerkezet, funkció és betegségek

A desmin egy fehérje, amely köztes szálként található meg a citoszkeletonban, valamint a csíkos és simaizomban. Feladata a sejtek stabilizálása és az izomszerkezetek összekapcsolása. A dezmin szintézisében rendellenességeket okozó genetikai változások (mutációk) különféle izombetegségekkel, például desminopathiával vagy kardiomiopátia.

Mi a desmin?

A desmin a citoszkeleton fehérjéből készült építőköve. A fehérje stabilizálja az izmok finom rostjait, és megtalálható a csíkos és simaizomzatban. A desmin-szálak a köztes szálakhoz (filamenta intermedialia) tartoznak, amelyeket a biológia öt különböző típusra oszt. E besorolás szerint a dezmin a III. Típusba tartozik, a vimentinnel, a perifériával és a gliaszál fehérjével (GFAP) együtt. Állatkísérletek eredményei azt sugallják, hogy a vimentin képes a hiányzó dezmin pótlására a korai fejlődési szakaszban, vagy részben átveheti funkcióit. A dezmint kódoló gének az emberi genomban találhatók a 219.99 és 220 Mb közötti második kromoszómán. A biológia a desmint csontvázként szokta emlegetni, mivel stabilizáló funkciója van a citoszkeletonban. Lazarides és Hubbard tudósok írták le elsőként 1976-ban.

Anatómia és felépítés

Mint mindenki fehérjék, a desmin hosszú láncokból áll aminosavak. Ezek a biológiai építőelemek mind ugyanazt az alapszerkezetet követik, és csak a specifikus szermaradványaikban különböznek egymástól. A fehérjeszintézis összekapcsolja az egyént aminosavak peptidkötésekkel; ebben a folyamatban az egyes építőelemek szekvenciája attól a szekvenciától függ, amelyet a gének bázissorrendjükön keresztül határoznak meg. A Desmin összesen 470-ből áll aminosavak. A kész peptidlánc a dezmin elsődleges szerkezetét képviseli, amely csak térbeli alakjában válik kész fehérjévé. A peptidlánc előállítása után spontán módon vagy a segítségével további kötések keletkeznek enzimek. Ezek a kötések, más néven hidrogén kötések, vagy elrendezik a láncot spirálgá (alfa szerkezet), vagy formázzák röpcédulává (béta szerkezet). A Desmin hosszabb, hosszúkás szegmensekből és spirális formációkból áll. Ezen a másodlagos struktúrán túl a fehérje bonyolultabb tercier struktúrát vesz fel, ami szintén jelentős a fehérje későbbi funkciója szempontjából. Ezenkívül egyes esetekben a különböző hajtogatott aminosavláncok összekapcsolódva kvaterner struktúrát alkotnak, amelyen belül elvileg más biomolekulák is előfordulhatnak. A desmin szekunder, tercier és kvaterner struktúrában létezik homopolimerként: A polimer több makromolekulából álló szerkezet. Egy olyan homopolimer esetében, mint a dezmin, ezek a makromolekulák vagy monomerek kizárólag ugyanazon faj részei. Egyetlen befejezett desmin szál átmérője 8-11 nm.

Funkció és szerepek

A dezmin fő feladata a citoszkeleton és az izomzat erősítése, s simán és harántcsíkolt izomban egyaránt megtalálható. A biológiában a citoszkeleton a sejteken belüli szerkezet, amelyből áll fehérjék és alakot és stabilitást kölcsönöz nekik. Ezenkívül a citoszkeleton részt vesz az anyagok sejten belüli transzportjában és annak mozgásában. Az emberi test csontos vázától eltérően a citoszkeleton nem képez fix egységet, hanem rugalmasan alkalmazkodhat a sejt igényeihez. A keresztirányú harántcsíkolt izmokhoz deszminre is szükség van, mint csatlakozó a Z-lemezek és a miofibrillák között. A Z-lemezek jelzik a harántcsíkolt izomban az összefüggő izomszegmensek (szarcomerek) közötti határokat. A Z-lemezekhez filamentumszerű szerkezetek kapcsolódnak, amelyek egy aktin és tropomiozin komplexből állnak. Az összehúzódás során a miozin ezen rostjai és szálai egymásba tolódnak, átmenetileg rövidítve a szövet egészét. A simaizom szerkezete eltér a harántcsíkolt izomzatától: a benne lévő rostok nem képeznek egyértelműen körvonalazott szálakat és kötegeket, amelyek keresztmetszetében jól látható csíkos mintázatúak, hanem első ránézésre simaak és strukturálatlanok. Ennek ellenére a kontrakció nagyrészt hasonló módon megy végbe. A nem izom simaizom aktin szálakkal együtt a dezmin stabilizáló funkciót is ellát az izomszövetben azáltal, hogy erősítő kötéseket hoz létre az úgynevezett tömörítési zónákban.

Betegségek

Számos izombetegség kapcsolódik genetikai változásokhoz (mutációkhoz), amelyek befolyásolják a desmin géneket. Emberben ezek a második kromoszómán helyezkednek el. Még akkor is, ha egy ilyen betegség veleszületett, nem kell, hogy azonnal megjelenjen látható tünetekben. Desmin mutációk sok esetben vezet izomdisztrófiákra, amelyet az izomszövet progresszív romlása jellemez. A dystrophiák megjelenése nagyon heterogén. Konkrétabb klinikai kép a desminopathia. Ez egy ritka örökletes betegség, amely az izmok fokozatos gyengüléséhez vezet, és általában felnőttkorig nem okoz tüneteket. Dezminopátiában a szervezet deszmintermelésének hibái mind az izomsejtek citoszkeletonját, mind a Z-lemezeket befolyásolják. Ezenkívül a desmin mutációk társulnak kardiomiopátia, amely a desminopathia részeként is előfordulhat. kardiomiopátia funkcionális szívproblémákként nyilvánul meg, és nem mindig a desmin szintézis rendellenességeinek köszönhető; ehelyett különféle lehetséges okokat lehet figyelembe venni. A betegség tipikus jelei a következők szív sikertelenség, aritmiák, szinkopó, angina pectoris és embólia. Továbbá a desmin kimutatása antitestek segít az orvosoknak megkülönböztetni a különböző daganatokat - például rhabdomyosarcomas (magas halálozási arányú rosszindulatú daganatok a lágyrészekben) és leiomyosarcomák (malignus daganatok a simaizomban).