Desmin

Desmin je protein, ki ga najdemo kot vmesni filament v celičnem okostju, pa tudi v progastih in gladkih mišicah. Njegova naloga je stabilizirati celice in povezati mišične strukture. Genetske spremembe (mutacije), ki povzročajo motnje v sintezi desmina, so povezane z različnimi mišičnimi boleznimi, kot sta desminopatija ali kardiomiopatija.

Kaj je desmin?

Desmin je gradnik celičnega skeleta (citoskeleta), ki je narejen iz beljakovin. Tudi beljakovina stabilizira drobne vlaknine mišic in se pojavlja v progastih in gladkih mišicah. Desminski nitki spadajo med vmesne filamente (Filamenta intermedialia), ki jih biologija deli na pet različnih vrst.

Po tej klasifikaciji desmin spada v tip III skupaj z proteinom vimentina, periferina in glialnih filamentov (GFAP). Ugotovitve iz poskusov na živalih kažejo, da lahko vimentin v zgodnjih razvojnih fazah nadomešča manjkajoči desmin ali lahko delno prevzame njegove funkcije. Geni, ki kodirajo desmin, se nahajajo v človeškem genomu na drugem kromosomu v oddelku 219,99 do 220 Mb. Biologija, ki se je nanašala na desmin zaradi njegove stabilizacijske funkcije v celičnem okostju Skeletin. Znanstvenika Lazarides in Hubbard sta ga prvi opisala leta 1976.

Anatomija in struktura

Kot vse beljakovine tudi desmin sestavljajo dolge verige aminokislin. Vsi ti biološki gradniki sledijo isti osnovni strukturi in se med seboj razlikujejo le v svojem specifičnem ostanku.

Sinteza beljakovin povezuje posamezne aminokisline s peptidnimi vezmi; Zaporedje posameznih gradnikov je odvisno od zaporedja, ki ga geni določijo z osnovnim zaporedjem. Desmin je sestavljen iz skupno 470 aminokislin. Končana peptidna veriga predstavlja primarno strukturo desmina, ki v svoji prostorski obliki postane le končni protein. Ko nastane peptidna veriga, se spontano ali s pomočjo encimov tvorijo nadaljnje povezave, ki so znane tudi kot vodikove vezi in ki verigo uredijo v vijačnico (alfa struktura) ali pa jo oblikujejo v list (beta struktura).

Desmin je sestavljen iz daljših raztegnjenih odsekov in vijačnic. Poleg te sekundarne strukture protein prevzame bolj zapleteno terciarno strukturo, ki je pomembna tudi za kasnejšo funkcijo proteina.Poleg tega se v nekaterih primerih različne zložene verige aminokislin združijo in tvorijo kvartarno strukturo, znotraj katere se načeloma lahko pojavijo tudi nadaljnje biomolekule. Desmin je v homopolimeru sekundarne, terciarne in kvaternarne strukture: Polimer je struktura, ki jo sestavlja več makromolekul. V primeru homopolimerja, kot je desmin, so te makromolekule ali monomeri vsi deli iste vrste, en sam dokončan desminski filament ima premer 8-11 nm.

Funkcija in naloge

Glavna naloga Desmina je krepiti celično okostje in mišice, pri čemer se enako pojavlja v gladkih in progastih mišicah. V biologiji je celični skelet struktura znotraj celic, ki je sestavljena iz beljakovin in jim daje obliko in stabilnost. Celični skelet sodeluje tudi pri transportu snovi znotraj celice in pri njihovem gibanju.

V nasprotju s kostnim skeletom človeškega telesa celični skelet ne tvori fiksne enote, ampak se lahko prilagodljivo prilagodi potrebam celice. Potegnjene mišice potrebujejo tudi desmin kot povezovalni kos med Z-diski in miofibrili. Z-diski označujejo meje med sosednjimi mišičnimi odseki (sarcomeres) v progastih mišicah. Niti podobne strukture, sestavljene iz kompleksa aktina in tropomiozina, so pritrjene na Z-diske. Ko se sklenejo, se ta miozinska vlakna in nitke potisnejo drug v drugega, zaradi česar se tkivo kot celota začasno skrajša.

Gladke mišice imajo drugačno strukturo kot progaste: Vlakna ne tvorijo jasno ločenih niti in snopov z jasno vidnimi črtami v preseku, ampak so na prvi pogled videti gladka in nestrukturirana. Vendar pa je krčenje v veliki meri podobno. Desmin skupaj z ne-mišičnimi aktinočnimi nitkami gladkih mišic ima tudi stabilizirajočo funkcijo v mišičnem tkivu z ustvarjanjem čvrstih povezav v tako imenovanih kompresijskih conah.

Bolezni

Različne mišične bolezni so povezane z genetskimi spremembami (mutacijami), ki vplivajo na sušenje. Pri ljudeh so ti na drugem kromosomu.

Tudi če je taka bolezen prirojena, se ji ni treba takoj manifestirati v vidnih simptomih. V mnogih primerih mutacije desmina vodijo v mišično distrofijo, za katero je značilno postopno poslabšanje mišičnega tkiva. Videz distrofij je zelo heterogen. Desminopatija je bolj specifična klinična slika. To je redka dedna bolezen, ki postopoma oslabi mišice in običajno vodi v simptome le v odrasli dobi. Napake v telesu lastne proizvodnje desmina pri desminopatiji oslabijo tako citoskelet mišičnih celic kot Z-diske.

Poleg tega so mutacije desmina povezane s kardiomiopatijo, ki se lahko pojavijo tudi v kontekstu desminopatije. Kardiomiopatija se kaže v funkcionalnih srčnih težavah in ni vedno posledica motenj v sintezi desmina; namesto tega obstajajo številni možni vzroki. Tipični simptomi vključujejo srčno insuficienco, srčne aritmije, krvni kolaps (sinkopa), angino pektoris in embolijo.

Zaznavanje protiteles desmin prav tako pomaga zdravnikom, da razlikujejo med različnimi tumorji - na primer rabdomiosarkomi (maligni tumorji v mehkih tkivih z visoko stopnjo umrljivosti) in leiomiosarkomi (maligni tumorji v gladkih mišicah).