Troponina

Cada una de sus tres subunidades son de estructura terciaria prácticamente globular (excepto la subunidad C, que presenta una porción fibrosa doble helicoidal con extremos globulares) y reciben un nombre específico, que está directamente relacionado con la característica funcional que llevan a cabo. Así, la proteína está constituida por las troponinas "T", "I" y "C" de pesos moleculares aproximados y respectivamente de 37, 23 y 18 kilodaltons.^[1]

La troponina T (Tn T) recibe esta denominación porque su función es fijar el complejo proteico a la tropomiosina. Se trata de la subunidad mayoritaria de la proteína y está presente en dos fracciones celulares: una soluble libre en el citoplasma y otra unida al sistema fibrilar. Existen tres isoformas de Tn T que difieren entre sí en 6 a 11 residuos de aminoácidos que son altamente polares:^[2] la troponina T tipo 1(TNNT1), presente en el músculo esquelético de contracción lenta, la troponina T tipo 2 (TNNT2) localizada en el músculo cardíaco, y la troponina T tipo 3 (TNNT3) que actúa en el músculo esquelético de contracción rápida.

La subunidad C (Tn C) debe su nombre al hecho de ser capaz de ligar iones de calcio (Ca²⁺) (cada mol de proteína une dos mol de Ca²⁺). Existen dos isoformas que son codificadas por genes diferentes de copia única:^[2] troponina C tipo 1 lenta (TNNC1) y troponina C tipo 2 rápida (TNNC2). La estructura cristalográfica muestra una proteína con forma de mancuerna que consta de cuatro manos EF, dominios estructurales específicos para la unión de calcio. Cada dominio presenta motivos hélice-bucle-hélice básica, dos situados en el extremo carboxilo que se unen a calcio (Ca²⁺ ) y magnesio (Mg²⁺) competitivamente y otros dos lugares de regulación específica de Ca²⁺ en el extremo amino.^[3]

La troponina I (Tn I) recibe esta denominación porque parece inhibir tanto la actividad de la miosina ATPasa como la unión actinmiosina.^[1] Esta subunidad presenta tres isoformas que son específicas de tejidos humanos: la troponina I tipo 1 (TNNI1) localizada en el músculo esquelético de contracción lenta, la troponina I tipo 2 (TNNI2) que se encuentra en el mismo tejido muscular pero es de contracción rápida y finalmente la troponina I tipo 3 (TNNI3) cardíaca. La isoforma cardíaca, una de las más importantes por las funciones diagnósticas que puede realizar, consta de 32 aminoácidos adicionales en el extremo amino, los cuales le confieren cardioespecificidad. Esta región aminoterminal contiene dos residuos de serina cuya fosforilación por la proteína-quinasa dependiente de Adenosín monofosfato cíclico (AMPc) participa en la contracción muscular promovida por antagonistas β-adrenérgicos del corazón.^[2]

Al tratarse la troponina de un trímero prácticamente globular no se extiende a lo largo de todo el filamento, sino que nos encontramos una unidad completa de proteína por cada siete monómeros de actina G.^[1] Este complejo se puede disociar a altas concentraciones (6 M) de urea o ácido etilendiaminotetraacético (EDTA).^[2]

Para que se produzca la contracción muscular, la tropomiosina debe desplazarse para dejar libres los lugares de unión de la actina, y de esta forma, poder formar el complejo actina-miosina.^[4] Al tratarse de una proteína inactiva, no es ella misma la que realiza este desplazamiento, sino que la encargada de ello es la troponina.^[1]

Se trata de la subunidad que empuja a la tropomiosina, de manera que los centros de unión de la vista actina quedan libres, permitiendo la interacción actina-miosina. La Tn T no es en sí misma activa, sino que se ve empujada a su vez por otra de las subunidades de la troponina, la Tn C. Por ello, la función de la Tn T se reduce a estar permanentemente unida a la tropomiosina, y empujarla en el momento que recibe la señal de la Tn C.

La troponina C es capaz de ligar los músculos de los iones de calcio y es la subunidad activa del complejo. Se encuentra uniendo las subunidades Tn I y Tn T, pero no interacciona con la actina ni con la tropomiosina.

En la estructura primaria de la Tn C encontramos cuatro regiones homólogas que contienen residuos de aspartato y glutamato, y en condiciones fisiológicas, con un pH ligeramente básico, tienen una carga neta negativa. Debido a este hecho, se genera un proceso de atracción electrostática, de manera que si se produce un aumento de la concentración de calcio, estos iones se verán atraídos por la proteína y quedarán unidos.

Dos de estas cuatro regiones homólogas tienen una alta afinidad por el calcio, de forma que generalmente, cada una de ellas va a retener a un ion, tanto en relajación como en contracción. En cambio, las otras dos regiones presentan una baja afinidad, y será necesario que los niveles de calcio lleguen a un determinado valor (5x10^-7 en el sarcoplasma) para que queden unidos a estas regiones. Si los niveles de calcio están por debajo de este valor, las dos regiones homólogas de baja afinidad mantienen una conformación globular.

En aumentar el nivel de calcio llegando a los valores necesarios, se deshace la estructura hélice alfa de estas regiones y se forma una especie de “bolsillo” donde el calcio queda ligado.^[5]

Este cambio conformacional es transmitido a toda la proteína, de manera que la Tn I se separa de la actina y empuja a la Tn T, que a su vez empuja a la tropomiosina.^[6] Gracias a este empuje final de la tropomiosina, los centros de unión de la actina quedan liberados, y se posibilita la interacción actina-miosina, con la consecuente contracción muscular. De este modo, la contracción depende de la salida de calcio desde el retículo sarcoplasmático al sarcoplasma.

La relajación se produce mediante el cierre de los canales iónicos de calcio a causa del cese del estímulo nervioso que los mantenía abiertos, de manera que el calcio deja de fluir al sarcoplasma. Entonces se activa un sistema de transporte activo de calcio (con gasto de ATP) para reintroducir el ion en el retículo sarcoplásmatico, de manera que bajan los niveles en el sarcoplasma, y vuelven a quedar tapados los centros de unión de la actina. Al no poderse realizar la interacción actina-miosina, se producirá la relajación.

En estado de relajación, es decir, con los centros de unión de la actina tapados por la tropomiosina, se encuentra unida a la actina. En cambio, para que se produzca la contracción, se separa de ella a causa del empuje realizado por la Tn C. Recibe la denominación de Tn I debido a su función inhibidora, tanto de la actividad ATPasa de la miosina, como de la interacción actina-miosina.