Desmin je proteín, ktorý sa nachádza ako medziľahlé vlákno v cytoskelete a v priečne pruhovanom a hladkom svalstve. Jeho úlohou je stabilizovať bunky a spájať svalové štruktúry. Genetické zmeny (mutácie), ktoré spôsobujú poruchy syntézy desmínu, sú spojené s rôznymi svalovými chorobami, ako je desminopatia alebo kardiomyopatia.
Čo je desmin?
Desmin je stavebnou jednotkou cytoskeletu vyrobeného z bielkovín. Proteín tiež stabilizuje jemné fibrily svalov a nachádza sa v priečne a hladkom svalstve. Desminové vlákna patria k medziľahlým vláknam (filamenta intermedialia), ktoré sa biológia delí na päť rôznych typov. Podľa tejto klasifikácie desmin patrí k typu III spolu s proteínom vimentínu, periférie a gliálneho vlákna (GFAP). Zistenia zo štúdií na zvieratách naznačujú, že vimentín môže byť schopný nahradiť chýbajúci desmín v počiatočných vývojových štádiách alebo môže byť schopný čiastočne prevziať jeho funkcie. Gény kódujúce desmín sa nachádzajú v ľudskom genóme na druhom chromozóme v sekcii 219.99 až 220 Mb. Biológia zvykla označovať desmín ako kostru kvôli svojej stabilizačnej funkcii v cytoskelete. Ako prví to v roku 1976 popísali vedci Lazarides a Hubbard.
Anatómia a štruktúra
Rovnako ako všetci proteíny, desmin je tvorený dlhými reťazcami aminokyseliny. Všetky tieto biologické stavebné bloky majú rovnakú základnú štruktúru a líšia sa od seba iba svojimi špecifickými zvyškami. Syntéza proteínov spája jednotlivca aminokyseliny s peptidovými väzbami; v tomto procese závisí sekvencia jednotlivých stavebných blokov od sekvencie, ktorú gény špecifikujú prostredníctvom svojej základnej sekvencie. Desmin sa skladá z celkom 470 aminokyseliny. Hotový peptidový reťazec predstavuje primárnu štruktúru desmínu, ktorý sa stane hotovým proteínom iba v priestorovom tvare. Po produkcii peptidového reťazca sa spontánne alebo pomocou neho vytvárajú ďalšie väzby enzýmy. Tieto väzby, tiež známe ako vodík väzby, buď usporiadajte reťaz do špirály (štruktúra alfa), alebo ju naformátujte do letáku (štruktúra beta). Desmin sa skladá z dlhších predĺžených segmentov a špirálovitých útvarov. Okrem tejto sekundárnej štruktúry proteín prijíma zložitejšiu terciárnu štruktúru, ktorá je tiež významná pre následnú funkciu proteínu. Okrem toho sa v niektorých prípadoch rôzne zložené aminokyselinové reťazce spájajú a vytvárajú kvartérnu štruktúru, v ktorej môžu v zásade existovať ďalšie biomolekuly. Desmin existuje v sekundárnej, terciárnej a kvartérnej štruktúre ako homopolymér: Polymér je štruktúra pozostávajúca z niekoľkých makromolekúl. V prípade homopolyméru, ako je desmín, sú tieto makromolekuly alebo monoméry výlučne súčasťou rovnakého druhu. Jediné dokončené desminové vlákno má priemer 8-11 nm.
Funkcia a roly
Hlavnou funkciou desmínu je posilnenie cytoskeletu a svalstva, ktoré sa nachádzajú v hladkom aj priečne pruhovanom svale. V biológii je cytoskeleton štruktúra v bunkách, ktorá sa skladá z proteíny a dáva im tvar a stabilitu. Cytoskelet sa navyše podieľa na transporte látok v bunke a na jej pohyboch. Na rozdiel od kostnej kostry ľudského tela cytoskelet netvorí pevnú jednotku, ale dokáže sa flexibilne prispôsobiť potrebám bunky. Priečne priečne pruhované svaly tiež vyžadujú desmin ako spojku medzi Z-diskami a myofibrilami. Z-disky označujú hranice medzi súvislými svalovými segmentmi (sarkoméry) v priečne pruhovanom svale. K Z-diskom sú pripojené vlákna podobné štruktúry zložené z komplexu aktínu a tropomyozínu. Počas kontrakcie sa tieto vlákna a vlákna myozínu vzájomne tlačia a dočasne skracujú tkanivo ako celok. Hladký sval má inú štruktúru ako priečne pruhovaný sval: vlákna v ňom netvoria jasne ohraničené vlákna a zväzky s jasne viditeľným priečne pruhovaným vzorom v priereze, ale na prvý pohľad pôsobia hladko a neštruktúrovane. Kontrakcia však prebieha do značnej miery podobným spôsobom. Spolu s aktínovými vláknami hladkého svalstva, ktoré nie sú vo svaloch, vykonáva desmín tiež stabilizačnú funkciu vo svalovom tkanive vytváraním posilňujúcich väzieb v takzvaných zhutňovacích zónach.
Choroby
Niekoľko svalových ochorení je spojených s genetickými zmenami (mutáciami), ktoré ovplyvňujú desminové gény. U ľudí sa tieto nachádzajú na druhom chromozóme. Aj keď je takáto choroba vrodená, nemusí sa okamžite prejaviť viditeľnými príznakmi. Desminove mutácie v mnohých prípadoch viesť na svalové dystrofie, pre ktoré je charakteristické postupné zhoršovanie svalového tkaniva. Vzhľad dystrofií je veľmi rôznorodý. Konkrétnejším klinickým obrazom je desminopatia. Toto je zriedkavé dedičné ochorenie, ktoré vedie k postupnému ochabovaniu svalov a zvyčajne nespôsobuje príznaky až do dospelosti. Pri desminopatii ovplyvňujú poruchy produkcie desmínu v tele cytoskelet svalových buniek a Z-disky. Okrem toho sú desminové mutácie spojené s kardiomyopatia, ktoré sa môžu vyskytnúť aj ako súčasť desminopatie. kardiomyopatia sa prejavuje ako funkčné srdcové problémy a nie vždy je dôsledkom porúch syntézy desmínu; namiesto toho je možné zvážiť rôzne možné príčiny. Medzi typické príznaky choroby patria srdce zlyhanie, arytmie, synkopa, angína pectoris a embólia. Ďalej detekcia desmin protilátky pomáha lekárom rozlišovať medzi rôznymi nádormi - napríklad rabdomyosarkómy (zhubné nádory v mäkkých tkanivách s vysokou mierou úmrtnosti) a leiomyosarkómy (zhubné nádory v hladkom svalstve).
