Titin/ˈtaɪtɪn/, juga dikenal sebagai konektin, adalah suatu protein yang pada manusia, dikodekan oleh genTTN.[2][3] Titin adalah sebuah protein raksasa, panjangnya lebih dari 1 µm,[4] 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.[5] Domain ini terbuka saat protein diregangkan dan terlipat kembali saat ketegangan dihilangkan.[6]
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.[7] 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.[2][8]
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.[9] Dengan panjang ~27.000 sampai ~33.000 asam amino (tergantung pada sambatan isoform), titin adalah protein terbesar yang diketahui.[10] Lebih jauh lagi, gen titin mengandung jumlah ekson (363) terbesar yang ditemukan pada gen tunggal mana pun,[11] 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.[12] Pada tahun 1977, Koscak Maruyama dan rekan kerjanya mengisolasi protein elastis dari serat otot, yang mereka sebut konektin.[13] 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.[14][15]
Labeit pada tahun 1990 mengisolasi sebagian cDNA kloning titin.[3] Pada tahun 1995, Labeit dan Kolmerer menentukan urutan cDNA dari titin jantung manusia.[5] Bang dan rekannya pada tahun 2001 menentukan urutan lengkap gen titin manusia.[11][16]
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).[11] 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.[17]
Isoform
Sejumlah isoform diproduksi pada jaringan otot lurik yang berbeda sebagai hasil dari sambungan alternatif.[18] 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.[19] Homolog protein ini pada tikus bahkan lebih besar lagi, terdiri dari 35.213 asam amino dengan MW 3.906.487,6 Da.[20] Protein ini memiliki titik isoelektrik teoritis 6,01.[19]Rumus kimia empiris proteinnya adalah C169.719H270.464N45.688O52.237S911.[19] Protein ini memiliki teori indeks ketidakstabilan (II) 42,41, dan karena itu diklasifikasikan sebagai protein tidak stabil.[19]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 retikulositmamalia).[18]
Protein titin terletak di antara filamen tebal miosin dan cakram Z.[21] 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).[5] 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.[21] Elastisitas PVK memiliki sifat entropik dan entalpik yang dapat dikarakterisasi oleh panjang persistensi polimer dan modulus regangan.[22] 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.[23]
Fungsi
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.[24] 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.[25][26] 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.[2][3]
Titin berinteraksi dengan banyak protein sarkomerik termasuk:[11]
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,[7][27] kardiomiopati hipertrofik, dan distrofi muskular tibial.[28] 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.[29] 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.[30]
Autoantibodi untuk titin diproduksi pada pasien dengan penyakit autoimun skleroderma.[25]
Nama titin berasal dari bahasa Yunani Titan (dewa raksasa, apapun yang berukuran besar).[14]
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.[42] Meskipun demikian, leksikografer menyatakan bahwa nama umum senyawa kimia adalah rumus verbal, dan bukan sebuah kosakata.[43]
Referensi
^"Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
^ abcLabeit S, Barlow DP, Gautel M, Gibson T, Holt J, Hsieh CL, Francke U, Leonard K, Wardale J, Whiting A (Mei 1990). "A regular pattern of two types of 100-residue motif in the sequence of titin". Nature. 345 (6272): 273–6. doi:10.1038/345273a0. PMID2129545.
^Eric H. Lee. "The Chain-like Elasticity of Titin". Theoretical and Computational Biophysics Group, University of Illinois. Diakses tanggal 25 September 2014.
^ abcLabeit S, Kolmerer B (Oktober 1995). "Titins: giant proteins in charge of muscle ultrastructure and elasticity". Science. 270 (5234): 293–6. doi:10.1126/science.270.5234.293. PMID7569978.
^ abItoh-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 (Februari 2002). "Titin mutations as the molecular basis for dilated cardiomyopathy". Biochemical and Biophysical Research Communications. 291 (2): 385–93. doi:10.1006/bbrc.2002.6448. PMID11846417.
^Labeit S, Kolmerer B, Linke WA (Februari 1997). "The giant protein titin. Emerging roles in physiology and pathophysiology". Circulation Research. 80 (2): 290–4. doi:10.1161/01.RES.80.2.290. PMID9012751.
^ abcdBang ML, Centner T, Fornoff F, Geach AJ, Gotthardt M, McNabb M, Witt CC, Labeit D, Gregorio CC, Granzier H, Labeit S (November 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". Circulation Research. 89 (11): 1065–72. doi:10.1161/hh2301.100981. PMID11717165.
^Freiburg A, Trombitas K, Hell W, Cazorla O, Fougerousse F, Centner T, Kolmerer B, Witt C, Beckmann JS, Gregorio CC, Granzier H, Labeit S. "Series of exon-skipping events in the elastic spring region of titin as the structural basis for myofibrillar elastic diversity".
^ ab"Titin - Homo sapiens (Human)". Universal Protein Resource. UniProt Consortium. 5 Oktober 2010. Diakses tanggal 15 Oktober 2010.
^ abcd"ProtParam for human titin". ExPASy Proteomics Server. Swiss Institute of Bioinformatics. Diakses tanggal 25 Juli 2011.
^"ProtParam for mouse titin". ExPASy Proteomics Server. Swiss Institute of Bioinformatics. Diakses tanggal 2010-05-06.
^Bennett PM, Gautel M (June 1996). "Titin domain patterns correlate with the axial disposition of myosin at the end of the thick filament". Journal of Molecular Biology. 259 (5): 896–903. doi:10.1006/jmbi.1996.0367. PMID8683592.
^Saladin K (2015). Anatomy & Physiology (edisi ke-7). McGraw Hill. hlm. 401. Diakses tanggal 14 November 2016.
^Machado C, Andrew DJ (2000). "Titin as a chromosomal protein". Advances in Experimental Medicine and Biology. 481: 221–32; discussion 232–6. doi:10.1007/978-1-4615-4267-4_13. PMID10987075.
^Udd B, Vihola A, Sarparanta J, Richard I, Hackman P (February 2005). "Titinopathies and extension of the M-line mutation phenotype beyond distal myopathy and LGMD2J". Neurology. 64 (4): 636–42. doi:10.1212/01.WNL.0000151853.50144.82. PMID15728284.
^Kontrogianni-Konstantopoulos A, Bloch RJ (Februari 2003). "The hydrophilic domain of small ankyrin-1 interacts with the two N-terminal immunoglobulin domains of titin". The Journal of Biological Chemistry. 278 (6): 3985–91. doi:10.1074/jbc.M209012200. PMID12444090.
^ abMiller MK, Bang ML, Witt CC, Labeit D, Trombitas C, Watanabe K, Granzier H, McElhinny AS, Gregorio CC, Labeit S (November 2003). "The muscle ankyrin repeat proteins: CARP, ankrd2/Arpp and DARP as a family of titin filament-based stress response molecules". Journal of Molecular Biology. 333 (5): 951–64. doi:10.1016/j.jmb.2003.09.012. PMID14583192.
^Ono Y, Shimada H, Sorimachi H, Richard I, Saido TC, Beckmann JS, Ishiura S, Suzuki K (Juli 1998). "Functional defects of a muscle-specific calpain, p94, caused by mutations associated with limb-girdle muscular dystrophy type 2A". The Journal of Biological Chemistry. 273 (27): 17073–8. doi:10.1074/jbc.273.27.17073. PMID9642272.
^Sorimachi H, Kinbara K, Kimura S, Takahashi M, Ishiura S, Sasagawa N, Sorimachi N, Shimada H, Tagawa K, Maruyama K (Desember 1995). "Muscle-specific calpain, p94, responsible for limb girdle muscular dystrophy type 2A, associates with connectin through IS2, a p94-specific sequence". The Journal of Biological Chemistry. 270 (52): 31158–62. doi:10.1074/jbc.270.52.31158. PMID8537379.
^Lange S, Auerbach D, McLoughlin P, Perriard E, Schäfer BW, Perriard JC, Ehler E (Desember 2002). "Subcellular targeting of metabolic enzymes to titin in heart muscle may be mediated by DRAL/FHL-2". Journal of Cell Science. 115 (Pt 24): 4925–36. doi:10.1242/jcs.00181. PMID12432079.
^Mayans O, van der Ven PF, Wilm M, Mues A, Young P, Fürst DO, Wilmanns M, Gautel M (Oktober 1998). "Structural basis for activation of the titin kinase domain during myofibrillogenesis". Nature. 395 (6705): 863–9. doi:10.1038/27603. PMID9804419.
^Zou P, Gautel M, Geerlof A, Wilmanns M, Koch MH, Svergun DI (Januari 2003). "Solution scattering suggests cross-linking function of telethonin in the complex with titin". The Journal of Biological Chemistry. 278 (4): 2636–44. doi:10.1074/jbc.M210217200. PMID12446666.
^Mues A, van der Ven PF, Young P, Fürst DO, Gautel M (Mei 1998). "Two immunoglobulin-like domains of the Z-disc portion of titin interact in a conformation-dependent way with telethonin". FEBS Letters. 428 (1–2): 111–4. doi:10.1016/S0014-5793(98)00501-8. PMID9645487.
^Centner T, Yano J, Kimura E, McElhinny AS, Pelin K, Witt CC, Bang ML, Trombitas K, Granzier H, Gregorio CC, Sorimachi H, Labeit S (Maret 2001). "Identification of muscle specific ring finger proteins as potential regulators of the titin kinase domain". Journal of Molecular Biology. 306 (4): 717–26. doi:10.1006/jmbi.2001.4448. PMID11243782.
Kolmerer B, Witt CC, Freiburg A, Millevoi S, Stier G, Sorimachi H, Pelin K, Carrier L, Schwartz K, Labeit D, Gregorio CC, Linke WA, Labeit S (1999). "The titin cDNA sequence and partial genomic sequences: insights into the molecular genetics, cell biology and physiology of the titin filament system". Reviews of Physiology, Biochemistry and Pharmacology. 138: 19–55. doi:10.1007/BF02346659. PMID10396137.
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". Advances in Experimental Medicine and Biology. 481: 383–95; discussion 395–7. doi:10.1007/978-1-4615-4267-4_23. PMID10987085.
Sela BA (July 2002). "[Titin: some aspects of the largest protein in the body]". Harefuah. 141 (7): 631–5, 665. PMID12187564.
Tskhovrebova L, Trinick J (November 2004). "Properties of titin immunoglobulin and fibronectin-3 domains". The Journal of Biological Chemistry. 279 (45): 46351–4. doi:10.1074/jbc.R400023200. PMID15322090.
Wu Y, Labeit S, Lewinter MM, Granzier H (December 2002). "Titin: an endosarcomeric protein that modulates myocardial stiffness in DCM". Journal of Cardiac Failure. 8 (6 Suppl): S276–86. doi:10.1054/jcaf.2002.129278. PMID12555133.
