Desmin

Desmin is een eiwit dat wordt aangetroffen als een tussenliggende filament in het celskelet en in dwarsgestreepte en gladde spieren. Zijn taak is om de cellen te stabiliseren en de spierstructuren te verbinden. Genetische veranderingen (mutaties) die stoornissen in de desmine-synthese veroorzaken, zijn gerelateerd aan verschillende spierziekten zoals desminopathie of cardiomyopathie.

Wat is desmin?

Desmin is een bouwsteen van het celskelet (cytoskelet) gemaakt van proteïne. Het eiwit stabiliseert ook de fijne fibrillen van de spieren en komt voor in dwarsgestreepte en gladde spieren. Desmin-filamenten behoren tot de tussenliggende filamenten (Filamenta intermedialia), die biologie in vijf verschillende typen verdeelt.

Volgens deze classificatie behoort desmine tot type III, samen met vimentine, periferine en glia filament proteïne (GFAP). Bevindingen uit dierexperimenten suggereren dat vimentine mogelijk ontbrekende desmine in de vroege ontwikkelingsfasen kan vervangen of zijn functies gedeeltelijk kan overnemen. Genen die voor desmine coderen, bevinden zich in het menselijk genoom op het tweede chromosoom in de sectie 219,99 tot 220 Mb.Biologie verwijst vroeger naar desmine als, vanwege zijn stabiliserende functie in het celskelet Skelet. Wetenschappers Lazarides en Hubbard waren de eersten die het in 1976 beschreven.

Anatomie en structuur

Zoals alle eiwitten, bestaat desmine uit lange ketens van aminozuren. Deze biologische bouwstenen volgen allemaal dezelfde basisstructuur en verschillen alleen van elkaar in hun specifieke rest.

Eiwitsynthese verbindt individuele aminozuren met peptidebindingen; De volgorde van de individuele bouwstenen hangt af van de volgorde die de genen specificeren via hun basenvolgorde. Desmin bestaat in totaal uit 470 aminozuren. De voltooide peptideketen vertegenwoordigt de primaire structuur van desmine, die pas in zijn ruimtelijke vorm het voltooide eiwit wordt. Na de productie van de peptideketen worden spontaan of met behulp van enzymen, die ook wel waterstofbruggen worden genoemd, verdere verbindingen gevormd die de ketting ofwel in een helix (alfa-structuur) rangschikken ofwel tot een vel (bètastructuur) formatteren.

Desmin bestaat uit langer uitgerekte secties en helixformaties. Naast deze secundaire structuur neemt het eiwit een complexere tertiaire structuur aan, wat ook belangrijk is voor de latere functie van het eiwit.Daarnaast vormen in sommige gevallen verschillende gevouwen aminozuurketens samen een quaternaire structuur, waarbinnen in principe ook andere biomoleculen kunnen voorkomen. Desmine bevindt zich in de secundaire, tertiaire en quaternaire structuur als een homopolymeer: ​​het polymeer is een structuur die bestaat uit verschillende macromoleculen. In het geval van een homopolymeer zoals desmine, zijn deze macromoleculen of monomeren allemaal onderdelen van hetzelfde type.Een enkel voltooid desmine-filament heeft een diameter van 8-11 nm.

Functie en taken

De belangrijkste taak van Desmin is het versterken van het celskelet en de spieren, waarbij het zowel in gladde als dwarsgestreepte spieren voorkomt. In de biologie is een celskelet een structuur in cellen die uit eiwitten bestaat en deze vorm en stabiliteit geeft. Het celskelet neemt ook deel aan het transport van stoffen in de cel en aan hun bewegingen.

In tegenstelling tot het benige skelet van het menselijk lichaam vormt het celskelet geen vaste eenheid, maar kan het zich flexibel aanpassen aan de behoeften van de cel. Gegroefde spieren hebben ook desmine nodig als verbindingsstuk tussen Z-schijven en myofibrillen. Z-schijven markeren de grenzen tussen aangrenzende spierdelen (sarcomeren) in de dwarsgestreepte spieren. Aan de Z-schijven zijn draadachtige structuren bevestigd die bestaan ​​uit een complex van actine en tropomyosine. Wanneer ze worden samengetrokken, drukken deze myosinevezels en filamenten in elkaar, waardoor het weefsel als geheel tijdelijk korter wordt.

Gladde spieren hebben een andere structuur dan gestreepte: de vezels vormen geen duidelijk afgebakende draden en bundels met duidelijk zichtbare strepen in doorsnede, maar zien er op het eerste gezicht glad en ongestructureerd uit. De contractie is echter grotendeels vergelijkbaar. Samen met de niet-musculaire actine-filamenten van de gladde spieren heeft desmine ook een stabiliserende functie in het spierweefsel door versterkende verbindingen te creëren in zogenaamde compressiezones.

Ziekten

Verschillende spierziekten zijn gerelateerd aan genetische veranderingen (mutaties) die de desmingencies beïnvloeden. Bij mensen bevinden deze zich op het tweede chromosoom.

Zelfs als een dergelijke ziekte aangeboren is, hoeft deze zich niet onmiddellijk in zichtbare symptomen te manifesteren. In veel gevallen leiden desmine-mutaties tot spierdystrofie, die wordt gekenmerkt door de progressieve achteruitgang van het spierweefsel. Het uiterlijk van de dystrofieën is erg heterogeen. Desminopathie is een meer specifiek ziektebeeld. Dit is een zeldzame erfelijke ziekte die de spieren geleidelijk verzwakt en doorgaans pas op volwassen leeftijd tot symptomen leidt. Fouten in de eigen productie van desmine door het lichaam tasten zowel het cytoskelet van de spiercellen als de Z-schijven aan bij desminopathie.

Bovendien zijn desminemutaties geassocieerd met cardiomyopathie, die ook kan voorkomen in de context van desminopathie. Cardiomyopathie manifesteert zich in functionele hartproblemen en is niet altijd het gevolg van stoornissen in de desmine-synthese; in plaats daarvan zijn er verschillende mogelijke oorzaken. Typische symptomen zijn onder meer hartinsufficiëntie, hartritmestoornissen, collaps van de bloedsomloop (syncope), angina pectoris en embolieën.

Detectie van desmine-antilichamen helpt artsen ook om onderscheid te maken tussen verschillende tumoren - bijvoorbeeld rabdomyosarcomen (kwaadaardige tumoren in zacht weefsel met een hoog sterftecijfer) en leiomyosarcomen (kwaadaardige tumoren in gladde spieren).