TNNT3

La troponina T rápida del músculo esquelético (fTnT) es una proteína que en humanos está codificada por el gen TNNT3 . ^{[ 5 ] [ 6 ]}

El gen TNNT3 se localiza en 11p15.5 en el genoma humano y codifica la isoforma de troponina T del músculo esquelético rápido (fsTnT). La fsTnT es una proteína de ~31 kDa que consta de 268 aminoácidos, incluyendo la primera metionina , con un punto isoeléctrico (pI) de 6,21 (forma embrionaria). La fsTnT es la subunidad de unión a la tropomiosina y de anclaje del filamento delgado del complejo de troponina en los sarcómeros del músculo esquelético de contracción rápida. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} El gen TNNT3 se expresa específicamente en los músculos esqueléticos de contracción rápida de los vertebrados. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

El gen TNNT3 evolucionó como uno de los tres genes de isoformas de TnT en vertebrados. Cada uno de los genes de isoformas de TnT está ligado a un gen de isoforma de troponina I (TnI, una de las otras dos subunidades del complejo de troponina) corriente arriba, y fsTnT está ligado a los genes fsTnI (Fig. 1). Los datos de homología de secuencia y similitud alostérica de epítopos proteicos sugieren que el gen TnT se originó por duplicación de un gen ancestral similar a TnI y fsTnT fue el primer TnT que surgió. ^{[ 11 ]} Mientras que divergió significativamente de la TnT del músculo esquelético lento (ssTnT codificada por TNNT1 ) y la TnT cardíaca (cTnT codificada por TNNT2 ), la estructura de fsTnT se conserva entre las especies de vertebrados (Fig. 2), lo que refleja características funcionales especializadas de los diferentes tipos de fibras musculares. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

El gen TNNT3 de los mamíferos contiene 19 exones. El empalme alternativo de ARN de 8 de ellos aumenta significativamente las variaciones estructurales de fsTnT. ^{[ 12 ]} Dos regiones variables de la proteína fsTnT se generan por empalme alternativo (Fig. 3).

En la región N-terminal de fsTnT, los exones 4, 5, 6, 7 y 8 se empalman alternativamente en las células del músculo esquelético adulto. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]} Un exón fetal de fsTnT ubicado entre los exones 8 y 9 se expresa específicamente en el músculo embrionario (Briggs y Schachat 1993). Los exones 16 y 17, previamente designados como exones α y β, en la región C-terminal de fsTnT se empalman alternativamente de manera mutuamente excluyente. ^{[ 15 ]}

El gen Tnnt3 aviar ha evolucionado con exones de empalme alternativo adicionales, w, P1-7(x) e y, que codifican la región variable N-terminal (Fig. 3). ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]} Como reflejo del poder del empalme alternativo combinado de múltiples exones para generar variantes de fsTnT, la electroforesis en gel bidimensional detectó más de 40 formas de empalme diferentes de fsTnT en el músculo de la pata de pollo. ^{[ 19 ]}

Mediante el empalme alternativo del exón fetal y otros exones alternativos en la región variable N-terminal, la expresión de fsTnT durante el desarrollo de mamíferos y aves experimenta un cambio de isoforma de alto a bajo peso molecular tanto en los músculos esqueléticos con predominio de fibras rápidas como lentas. ^{[ 20 ]} La inclusión de más exones N-terminales aumenta la carga negativa que ajusta la conformación molecular general de fsTnT y altera la interacción con TnI, TnC y tropomiosina. ^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]} La adición de carga negativa N-terminal en fsTnT basada en el empalme alternativo también contribuye a la tolerancia a la acidosis. ^{[ 24 ]}

El empalme alternativo de los dos exones mutuamente excluyentes C-terminales 16 y 17 también parece estar regulado durante el desarrollo. ^{[ 14 ]} El exón 17 con una secuencia más similar al segmento homólogo en ssTnT y cTnT se expresa predominantemente en fsTnT embrionario y neonatal. ^{[ 14 ] [ 25 ]} El exón 16 de fsTnT solo se encontró en músculos esqueléticos adultos. Los exones 16 y 17 codifican un fragmento peptídico de 14 aminoácidos que reside en la hélice α que interactúa con TnI y TnC. Los estudios de interacción de proteínas revelaron que la incorporación del exón 17 debilitó la unión de fsTnT a TnC y tropomiosina. ^{[ 26 ]} Por lo tanto, el empalme alternativo de los exones 16 y 17 regula la unión de fsTnT con TnI, posiblemente TnC, y de esta manera ajusta la función del complejo de troponina y la contractilidad del músculo esquelético durante el desarrollo.

El gen Tnnt3 aviar con exones empalmados alternativamente adicionales tiene un patrón de expresión único. Los siete exones P se expresan específicamente en los músculos pectorales pero no en los músculos de las patas. ^{[ 24 ]} Durante el desarrollo posterior a la eclosión de los músculos pectorales aviares, el segmento codificado por los exones P (llamado Tx a partir de la anotación original de los exones codificantes como un exón x) se regula positivamente y se incluye predominantemente en fsTnT de los músculos pectorales adultos. ^{[ 27 ]} Cada exón P codifica un pentapéptido AHH(A/E)A. El segmento Tx de fsTnT adulto en los órdenes aviares Galliformes y Craciformes contiene 7-9 repeticiones H(A/E)AAH que poseen una unión de alta afinidad a los iones de metales de transición Cu(II), Ni(II), Zn(II) y Co(II). ^{[ 27 ]} El segmento Tx del músculo pectoral de pollo fsTnT también tiene capacidad de unión para el calcio, presumiblemente sirve como reservorio de calcio en los músculos pectorales rápidos de las aves. ^{[ 28 ]} Junto con más cargas negativas N-terminales, esta función puede contribuir a la mayor sensibilidad al calcio del músculo pectoral de pollo que la del músculo de la pierna. ^{[ 29 ]}

El cambio de isoformas de empalme de alto a bajo peso molecular ocurre en los músculos de las patas de las aves durante el desarrollo posterior a la eclosión, de forma similar a como sucede en los músculos esqueléticos de los mamíferos en desarrollo. Al inicio del desarrollo posterior a la eclosión de los músculos pectorales del pollo, la fsTnT también muestra un cambio de alto a bajo peso molecular. Sin embargo, alrededor de los 28 días después de la eclosión, la fsTnT con el segmento Tx empalmado se regula positivamente de forma rápida y se convierte en la principal isoforma de empalme de fsTnT en los músculos pectorales adultos. ^{[ 27 ]}

La deficiencia de ssTnT no afectó el cambio de las formas de empalme de fsTnT durante el desarrollo en ratones ssTnT-nulos, lo que indica que el empalme alternativo del pre-ARNm de fsTnT durante el desarrollo se regula independientemente de la anomalía y adaptación del tipo de fibra muscular esquelética. ^{[ 20 ]}