A titina, tamén chamada conectina, é unha proteína do tecido muscular, que nos humanos está codificada polo xeneTTN do cromosoma 2.[1][2] A titina é unha proteína de tamaño xigante que funciona como un resorte molecular que é responsable da elasticidade pasiva do músculo. Está composta por 244 dominios proteicos pregados conectados por secuencias de péptidos sen estrutura.[3] Estes dominios despréganse cando se estira a proteína e vólvense a pregar cando cesa a tensión.[4]
A titina é importante na contracción do músculo estriado. Conecta a liña Z coa liña M nos sarcómeros. A proteína contribúe a crear a forza de transmisión na liña Z e a tensión de repouso na rexión da banda I.[5] Limita o grao de movemento do sarcómero en tensión, contribuíndo deste modo á forza pasiva (rixidez) do músculo. As variacións na secuencia da titina entre diferentes tipos de músculos (cardíaco ou esquelético) correlacionáronse coas diferenzas nas propiedades mecánicas destes músculos.[1][6]
Dada a súa enorme lonxitude, que comprende unha secuencia de entre ~27000 e ~33000 aminoácidos (dependendo do splicing alternativo das isoformas), a titina considérase a proteína máis grande coñecida.[7] Ademais, o xene da titina contén o maior número de exóns (363) ata agora descuberto nun único xene.[8]
Nos tecidos musculares estriados prodúcense varias isoformas da titina como resultado de splicing alternativo.[9] Todas elas agás unha están no rango de lonxitude de ~27000 a ~33000 residuos de aminoácidos. A excepción é a pequena isoforma cardíaca novex-3, que ten só 5.604 residuos de aminoácidos. Na seguinte táboa indícanse as isoformas de titina coñecidas:
A titina é a proteína máis grande coñecida; a súa variante humana consta de 34.350 aminoácidos, cunha masa molecular na isoforma madura "canónica" de aproximadamente 3.816.188 Da.[10] A súa homóloga no rato é aínda meirande en peso, xa que consta de 35.213 aminoácidos cunha masa molecular de 3.906.487 Da.[11] Ten un punto isoeléctrico teórico de 6,01.[10] A fórmula química empírica da proteína é C169 723H270 464N45 688O52 243S912.[10] Ten un índice de inestabilidade teórico de 42,41, o que clasifica a proteína como inestable.[10] A vida media da proteína in vivo, é dicir, o tempo que tarda en degradarse a metade da cantidade da proteína na célula despois da súa síntese, estímase que é de aproximadamente 30 horas (nos reticulocitos de mamíferos).[9]
A titina está formada principalmente por unha disposición liñal de dous tipos de módulos (tamén chamados dominios proteicos; con 244 copias en total), que son: tipo I (dominio de fibronectina tipo III; con 132 copias) e tipo II (dominio de inmunoglobulina; con 112 copias).[3] Esta disposición liñal está organizada en dúas rexións:
Banda I N-terminal: actúa como a parte elástica da molécula e está composta principalmente de módulos de tipo II. Máis especificamente, a banda I contén dúas rexións de dominios de inmunoglobulina tipo II en tándem a cada lado da rexión PEVK que é rica en prolina, glutamato, valina e lisina. A titina encóntrase entre o filamento groso de miosina do sarcómero e o disco Z.[12]
Banda A C-terminal: crese que actúa como unha proteína-regra de medición e posúe actividade quinase. A banda A está composta por módulos de tipo I e II alternantes con segmentos super-repetidos. Estes alíñanse coas repeticións axiais de 43nm dos filamentos grosos de miosina con dominios de inmunoglobulina correlacionados coas coroas de miosina.[13]
A titina é unha proteína grande e abundante do músculo estriado. A rexión do disco Z N-terminal e da liña M C-terminal da titina únese ás liñas Z e M do sarcómero, respectivamente, para que así unha soa molécula de titina abranga a metade da lonxitude do sarcómero. A titina tamén contén sitios de unión para proteínas asociadas ao músculo polo que serve de patrón de adhesión para a ensamblaxe da maquinaria contráctil das células musculares. Tamén foi identificada como unha proteína estrutural para os cromosomas. Existe unha considerable variabilidade nas rexións da banda I, liña M e disco Z da titina. A variabilidade na rexión da banda I contribúe a establecer as diferenzas de elasticidade das distintas isoformas da titina e, por tanto, as diferenzas en elasticidade de diferentes tipos musculares. Das moitas variantes da titina que se identificaron, cinco describíronse coa información transcrita completa.[1][2]
A titina interacciona con moitas proteínas do sarcómero, como:[8]
Rexión da liña M: proteína C de unión á miosina, calmodulina 1, CAPN3, e MURF1
As mutacións neste xene están asociadas coa cardiomiopatía hipertrófica familiar 9[5][14] e a distrofia muscular tibial.[15] Outras investigacións tamén suxiren que non pode excluírse con seguridade que calquera forma de distrofia ou miopatía asociada a causas xenéticas non estea causada por unha mutación no xene TTN.[16] Os pacientes coa enfermidade autoinmuneescleroderma producen autoanticorpos para a titina.[17]
O nome titina deriva das antigas deidades gregas de tamaño xigante chamadas titáns, facendo referencia ao enorme tamaño da proteína.[18]
Aínda que titina é o nome máis usado para todos os efectos prácticos, ten tamén un nome químico asignado pola IUPAC para evitar toda ambigüidade, que é o nome máis longo usado en química e en calquera idioma (aínda que estes nomes non se consideran verdadeiras palabras[19]). Dito nome químico completo empeza por metionil... e acaba en ...isoleucina, con miles de nomes de residuos de aminoácidos polo medio.[20][21] Tardaríase unhas tres horas en pronuncialo.[22]
Labeit S, Barlow DP, Gautel M, Gibson T, Holt J, Hsieh CL, Francke U, Leonard K, Wardale J, Whiting A (1990). "A regular pattern of two types of 100-residue motif in the sequence of titin". Nature345 (6272): 273–6. PMID2129545. doi:10.1038/345273a0.
Labeit S, Kolmerer B (1995). "Titins: giant proteins in charge of muscle ultrastructure and elasticity". Science270 (5234): 293–6. PMID7569978. doi:10.1126/science.270.5234.293.
Itoh-Satoh M, Hayashi T, Nishi H, Koga Y, Arimura T, Koyanagi T, Takahashi M, Hohda S, Ueda K, Nouchi T, Hiroe M, Marumo F, Imaizumi T, Yasunami M, Kimura A (2002). "Titin mutations as the molecular basis for dilated cardiomyopathy". Biochem. Biophys. Res. Commun.291 (2): 385–93. PMID11846417. doi:10.1006/bbrc.2002.6448.
Bang ML, Centner T, Fornoff F, Geach AJ, Gotthardt M, McNabb M, Witt CC, Labeit D, Gregorio CC, Granzier H, Labeit S (2001). "The complete gene sequence of titin, expression of an unusual approximately 700-kDa titin isoform, and its interaction with obscurin identify a novel Z-line to I-band linking system". Circ. Res.89 (11): 1065–72. PMID11717165. doi:10.1161/hh2301.100981.
Bennett PM, Gautel M (1996). "Titin domain patterns correlate with the axial disposition of myosin at the end of the thick filament". J Mol Biol.259 (5): 896–903. PMID8683592. doi:10.1006/jmbi.1996.0367.
Udd B, Vihola A, Sarparanta J, Richard I, Hackman P (2005). "Titinopathies and extension of the M-line mutation phenotype beyond distal myopathy and LGMD2J". Neurology64 (4): 636–42. PMID15728284. doi:10.1212/01.WNL.0000151853.50144.82.
Kontrogianni-Konstantopoulos A, Bloch RJ (2003). "The hydrophilic domain of small ankyrin-1 interacts with the two N-terminal immunoglobulin domains of titin". J. Biol. Chem.278 (6): 3985–91. PMID12444090. doi:10.1074/jbc.M209012200.
Miller MK, Bang ML, Witt CC, Labeit D, Trombitas C, Watanabe K, Granzier H, McElhinny AS, Gregorio CC, Labeit S (2003). "The muscle ankyrin repeat proteins: CARP, ankrd2/Arpp and DARP as a family of titin filament-based stress response molecules". J. Mol. Biol.333 (5): 951–64. PMID14583192. doi:10.1016/j.jmb.2003.09.012.
Ono Y, Shimada H, Sorimachi H, Richard I, Saido TC, Beckmann JS, Ishiura S, Suzuki K (1998). "Functional defects of a muscle-specific calpain, p94, caused by mutations associated with limb-girdle muscular dystrophy type 2A". J. Biol. Chem.273 (27): 17073–8. PMID9642272. doi:10.1074/jbc.273.27.17073.
Sorimachi H, Kinbara K, Kimura S, Takahashi M, Ishiura S, Sasagawa N, Sorimachi N, Shimada H, Tagawa K, Maruyama K (1995). "Muscle-specific calpain, p94, responsible for limb girdle muscular dystrophy type 2A, associates with connectin through IS2, a p94-specific sequence". J. Biol. Chem.270 (52): 31158–62. PMID8537379. doi:10.1074/jbc.270.52.31158.
Lange S, Auerbach D, McLoughlin P, Perriard E, Schäfer BW, Perriard JC, Ehler E (2002). "Subcellular targeting of metabolic enzymes to titin in heart muscle may be mediated by DRAL/FHL-2". J. Cell. Sci.115 (Pt 24): 4925–36. PMID12432079. doi:10.1242/jcs.00181.
Mayans O, van der Ven PF, Wilm M, Mues A, Young P, Fürst DO, Wilmanns M, Gautel M (1998). "Structural basis for activation of the titin kinase domain during myofibrillogenesis". Nature395 (6705): 863–9. PMID9804419. doi:10.1038/27603.
Zou P, Gautel M, Geerlof A, Wilmanns M, Koch MH, Svergun DI (2003). "Solution scattering suggests cross-linking function of telethonin in the complex with titin". J. Biol. Chem.278 (4): 2636–44. PMID12446666. doi:10.1074/jbc.M210217200.
Mues A, van der Ven PF, Young P, Fürst DO, Gautel M (1998). "Two immunoglobulin-like domains of the Z-disc portion of titin interact in a conformation-dependent way with telethonin". FEBS Lett.428 (1–2): 111–4. PMID9645487. doi:10.1016/S0014-5793(98)00501-8.
Centner T, Yano J, Kimura E, McElhinny AS, Pelin K, Witt CC, Bang ML, Trombitas K, Granzier H, Gregorio CC, Sorimachi H, Labeit S (2001). "Identification of muscle specific ring finger proteins as potential regulators of the titin kinase domain". J. Mol. Biol.306 (4): 717–26. PMID11243782. doi:10.1006/jmbi.2001.4448.
Kolmerer B, Witt CC, Freiburg A; et al. (1999). "The titin cDNA sequence and partial genomic sequences: insights into the molecular genetics, cell biology and physiology of the titin filament system". Rev. Physiol. Biochem. Pharmacol.138: 19–55. PMID10396137. doi:10.1007/BF02346659.
Sorimachi H, Ono Y, Suzuki K (2000). "Skeletal muscle-specific calpain, p94, and connectin/titin: their physiological functions and relationship to limb-girdle muscular dystrophy type 2A". Adv. Exp. Med. Biol.481: 383–95; discussion 395–7. PMID10987085.
Sela BA (2002). "[Titin: some aspects of the largest protein in the body]". Harefuah141 (7): 631–5, 665. PMID12187564.
Tskhovrebova L, Trinick J (2004). "Properties of titin immunoglobulin and fibronectin-3 domains". J. Biol. Chem.279 (45): 46351–4. PMID15322090. doi:10.1074/jbc.R400023200.
Wu Y, Labeit S, Lewinter MM, Granzier H (2003). "Titin: an endosarcomeric protein that modulates myocardial stiffness in DCM". J. Card. Fail.8 (6 Suppl): S276–86. PMID12555133. doi:10.1054/jcaf.2002.129278.