Titin

Titin , juga dikenal sebagai konektin, adalah suatu protein yang pada manusia, dikodekan oleh gen TTN. Titin adalah sebuah protein raksasa, panjangnya lebih dari 1 µm, fungsinya yaitu sebagai molekul pegas yang bertanggung jawab atas elastisitas pasif otot. Protein ini terdiri dari 244 domain protein terlipat secara individual yang dihubungkan dengan urutan peptida yang tidak terstruktur. Domain ini terbuka saat protein diregangkan dan terlipat kembali saat ketegangan dihilangkan.

Titin berperan penting dalam kontraksi jaringan otot lurik. Protein ini menghubungkan garis Z ke garis M di dalam sarkomer. Protein ini berperan memaksa transmisi pada garis Z dan ketegangan istirahat di area pita I. Protein ini membatasi jangkauan gerak sarkomer ketika dalam kondisi tegang, sehingga berkontribusi terhadap kekakuan pasif otot. Variasi dalam urutan titin antara berbagai jenis otot (misalnya jantung atau rangka) telah berkorelasi dengan perbedaan sifat mekanik otot-otot ini.

Titin adalah protein paling banyak ketiga yang ada dalam otot (setelah miosin dan aktin), tubuh manusia dewasa paling tidak mengandung sekitar 0,5 kg titin. Dengan panjang ~27.000 sampai ~33.000 asam amino (tergantung pada sambatan isoform), titin adalah protein terbesar yang diketahui. Lebih jauh lagi, gen titin mengandung jumlah ekson (363) terbesar yang ditemukan pada gen tunggal mana pun, serta ekson tunggal terpanjang (17.106 pasang basa).

 Penemuan 

Reiji Natori pada tahun 1954 adalah orang pertama yang mengusulkan struktur elastis pada serat otot sebagai penyebab kembalinya otot ke keadaan istirahat saat otot-otot diregangkan dan kemudian dilepaskan. Pada tahun 1977, Koscak Maruyama dan rekan kerjanya mengisolasi protein elastis dari serat otot, yang mereka sebut konektin. Dua tahun kemudian, Kuan Wang dan rekan kerjanya mengidentifikasi pita ganda pada elektroforesis gel yang sesuai dengan protein elastis dengan berat molekul tinggi, yang mereka beri nama titin.

Labeit pada tahun 1990 mengisolasi sebagian cDNA kloning titin. Pada tahun 1995, Labeit dan Kolmerer menentukan urutan cDNA dari titin jantung manusia. Bang dan rekannya pada tahun 2001 menentukan urutan lengkap gen titin manusia.

 Genomik 

Gen manusia yang mengkodekan titin terletak pada lengan panjang kromosom 2 dan mengandung 363 ekson, yang bersama-sama mengkodekan 38.138 residu (4200 kDa). Dalam gen tersebut ditemukan sejumlah besar eksplan PEVK yang berjumlah 84 sampai 99 nukleotida yang memperjelas motif residu 28 sampai 33 residu yang dapat mewakili unit struktural dari pegas PEVK titin. Jumlah motif PEVK dalam gen titin tampaknya meningkat selama evolusi, yang tampaknya memodifikasi daerah genom yang bertanggung jawab untuk sifat pegas titin.

 Isoform 

Sejumlah isoform diproduksi pada jaringan otot lurik yang berbeda sebagai hasil dari sambungan alternatif. Semua kecuali satu dari isoform ini berada dalam kisaran ~27.000 sampai ~36.000 residu asam amino. Ada pengecualian dalam isoform jantung kecil novex-3 yang panjangnya hanya 5.604 residu amino. Tabel berikut mencantumkan isoform titin yang diketahui:

 Isoform  alias/deskripsi  panjang  MW Q8WZ42-1  Sekuens "kanonik"  34.350  3.816.030 Q8WZ42-2    34.258  3.805.708 Q8WZ42-3  Kardiak kecil N2-B  26.926  2.992.939 Q8WZ42-4  Soleus  33.445  3.716.027 Q8WZ42-5    32.900  3.653.085 Q8WZ42-6  Kardiak kecil novex-3  5.604  631.567 Q8WZ42-7  Kardiak novex-2  33.615  3.734.648 Q8WZ42-8  Kardiak novex-1  34.475  3.829.846 Q8WZ42-9    27.118  3.013.957 Q8WZ42-10    27.051  3.006.755 Q8WZ42-11    33.423  3.713.600 Q8WZ42-12    35.991  3.994.625 Q8WZ42-13    34.484  3.831.069

 Struktur 

Titin adalah protein terbesar yang diketahui; varian manusianya terdiri dari 34.350 asam amino, dengan berat molekul isoform "kanonik" dewasa dari protein sekitar 3.816.188,13 Da. Homolog protein ini pada tikus bahkan lebih besar lagi, terdiri dari 35.213 asam amino dengan MW 3.906.487,6 Da. Protein ini memiliki titik isoelektrik teoretis 6,01. Rumus kimia empiris proteinnya adalah C169.719H270.464N45.688O52.237S911. Protein ini memiliki teori indeks ketidakstabilan (II) 42,41, dan karena itu diklasifikasikan sebagai protein tidak stabil. Paruh waktu protein in vivo, waktu yang dibutuhkan setengah dari jumlah protein dalam sel untuk dipecah setelah sintesisnya di dalam sel, diperkirakan sekitar 30 jam (dalam retikulosit mamalia).

Protein titin terletak di antara filamen tebal miosin dan cakram Z. Titin terdiri dari rangkaian linear dua jenis modul (juga disebut sebagai domain protein; 244 total salinan): tipe I (domain fibronektin tipe III; 132 salinan) dan tipe II (domain imunoglobulin; 112 salinan). Susunan linier ini selanjutnya disusun menjadi dua wilayah:

 Pita-I N-terminal: bertindak sebagai bagian elastis dari molekul dan sebagian besar terdiri dari modul tipe II. Lebih khusus lagi, pita I berisi dua wilayah domain imunoglobulin tandem tipe II di kedua sisi wilayah PEVK yang kaya akan prolin, glutamat, valin, dan lisin. Elastisitas PVK memiliki sifat entropik dan entalpik yang dapat dikarakterisasi oleh panjang persistensi polimer dan modulus regangan. Pada elastisitas ekstensi PEVK yang rendah sampai sedang dapat dimodelkan dengan model elastisitas entropik tipe rantai seperti cacing (WLC). Pada ekstensi PEVK yang tinggi dapat dimodelkan dengan model WLC yang dimodifikasi yang menggabungkan elastisitas entalpik. Perbedaan antara elastisitas rendah dan tinggi adalah karena penguatan kaku dan efek hidrofobik elektrostatik.
 pita A C-terminal: dianggap bertindak sebagai penguasa protein dan memiliki aktivitas kinase. Pita A terdiri dari modul tipe I dan II yang bergantian dengan segmen sangat berulang. Bentuk ini telah ditunjukkan untuk menyelaraskan pengulangan miosin aksial berketebalan 43 nm dengan domain imunoglobulin yang berkorelasi dengan mahkota miosin.

 Fungsi 
jmpl|370px|Model filamen geser kontraksi otot. (Titin berlabel di kanan atas.)
Titin adalah protein otot lurik yang melimpah. Fungsi utama titin adalah menstabilkan filamen tebal, memusatkannya di antara filamen tipis, mencegah perenggangan sarkomer yang berlebihan, dan untuk melepaskan sarkomer seperti pegas setelah diregangkan. Daerah cakram Z N-terminal dan daerah garis M C-terminal masing-masing terikat ke garis Z dan garis M sarkomer, sehingga satu molekul titin membentang setengah panjang sarkomer. Titin juga mengandung situs pengikat untuk protein yang berhubungan dengan otot sehingga berfungsi sebagai templat penempel untuk perakitan mesin kontraktil pada sel otot. Titin juga telah diidentifikasi sebagai protein struktural untuk kromosom. Variabilitas yang cukup banyak terdapat di daerah pita I, garis M, dan cakram Z titin. Variabilitas di wilayah pita I berkontribusi terhadap perbedaan elastisitas isoform titin yang berbeda dan oleh karena itu, pada perbedaan elastisitas dari jenis otot yang berbeda. Dari sekian banyak varian titin yang teridentifikasi, lima di antaranya dideskripsikan dengan informasi transkrip yang lengkap.

Titin berinteraksi dengan banyak protein sarkomerik termasuk:
 Area garis Z: teletonin dan alfa-aktinin
 Area pita I: kalpain-3 dan obskurin
 Area garis M: protein pengikat miosin C, kalmodulin 1, CAPN3, dan MURF1

 Relevansi klinis 

Mutasi di mana saja dalam urutan gen yang luar biasa panjang ini dapat menyebabkan kodon berhenti prematur atau cacat lainnya. Mutasi titin dikaitkan dengan miopati turun-temurun dengan kegagalan saluran pernafasan awal, miopati awal dengan kardiomiopati fatal, miopati inti dengan penyakit jantung, miopati sentronuklear, distrofi muskular lingkar pinggul tipe 2J, dilatasi kardiomiopati familial 9, kardiomiopati hipertrofik, dan distrofi muskular tibial. Penelitian lebih lanjut juga menunjukkan bahwa tidak ada bentuk genetik terkait dengan distrofi atau miopati dapat dikecualikan dengan aman karena disebabkan oleh mutasi pada gen TTN. Mutasi pemotongan pada pasien dilatasi kardiomiopati paling sering ditemukan di wilayah A; meskipun pemotongan di wilayah hulu I mungkin diharapkan dapat mencegah penerjemahan wilayah A sepenuhnya, penjalinan alternatif menciptakan beberapa transkrip yang tidak sesuai dengan kodon stop prematur, memperbaiki pengaruhnya.

Autoantibodi untuk titin diproduksi pada pasien dengan penyakit autoimun skleroderma.

 Interaksi 

Titin telah menunjukkan interaksi dengan:

 ANK1,
 ANKRD1,
 ANKRD23
 CAPN3,
 FHL2,
 OBSCN,
 TCAP, dan
 TRIM63.

 Signifikansi linguistik 

Nama titin berasal dari bahasa Yunani Titan (dewa raksasa, apapun yang berukuran besar).

Sebagai protein terbesar yang diketahui, titin juga mempunyai nama IUPAC. Nama kimia lengkap dari bentuk titin kanonik manusia, dimulai dengan metionil... dan diakhiri dengan ...isoleusina, berisi 189.819 huruf dan kadang-kadang dinyatakan sebagai kata terpanjang dalam bahasa Inggris, bahkan kata terpanjang bahasa mana pun. Meskipun demikian, leksikografer menyatakan bahwa nama umum senyawa kimia adalah rumus verbal, dan bukan sebuah kosakata.

 Referensi 

 Bacaan lanjutan 











 Pranala luar 

 GeneReviews/NIH/NCBI/UW entry on Familial Hypertrophic Cardiomyopathy Overview
 GeneReviews/NCBI/NIH/UW entry on Udd Distal Myopathy, Tibial Muscular Dystrophy, Udd Myopathy
 GeneReviews/NIH/NCBI/UW entry on Salih Myopathy or Early-Onset Myopathy with Fatal Cardiomyopathy

Kategori:Protein struktural
Kategori:EC 2.7.11