Desmin on välimuotoinen filamenttiproteiini , joka sijaitsee lähellä Z-linjaa sarkomeereissä . Se saatiin puhtaassa muodossaan vuonna 1977, siitä vastuussa oleva geeni tunnistettiin vuonna 1989, ja ensimmäinen knockout-hiiri , jossa oli vammainen desmiinigeeni, luotiin vuonna 1996 [1] . Desmiiniä löytyy vain selkärankaisista. Homologisia proteiineja on kuitenkin löydetty monista organismeista. [2] Se on 52 kDa:n proteiini, joka toimii alayksikkönä luusto- , sileä- ja sydänlihaskudosten välifilamenteissa. [3]
Desmiinin toimintaa on tutkittu geenideletoiduilla hiirillä, mutta sen toiminnan taustalla olevaa mekanismia ei ole vielä selvitetty. Hiiret ilman desmiiniä kehittyvät normaalisti ja vasta myöhemmin kehittyvät vikoja. Ehkä tämä johtuu vuorovaikutuksesta muiden proteiinien kanssa, ei itse desmiinin puuttumisesta. Lisää tutkimusta tarvitaan desmiinin ilmentymisestä ja vuorovaikutuksesta muiden proteiinien kanssa lihassolussa sen tarkan toiminnan määrittämiseksi.
Desmin on yksi varhaisimmista lihassolujen proteiini "markkereista" alkion synnyssä , koska sitä löytyy somiittimyoblasteista . Vaikka se on läsnä solussa jo varhaisessa kehitysvaiheessa, se ilmentyy heikosti ja ilmentyy voimakkaammin solun lähestyessä täyttä erilaistumista. Kun lihassolu on kehittynyt kokonaan, siinä on vain desmiiniä välifilamenttien proteiineista. Samanlaista proteiinia, vimentiiniä , on runsaasti alkion synnyn aikana, kun taas desmiiniä on runsaasti erilaistumisen jälkeen. Tämän perusteella voidaan olettaa, että näiden kahden proteiinin välillä tapahtuu vuorovaikutuksia kehittyvässä solussa. Niin kauan kuin desmiiniä on läsnä alhaisena pitoisuutena (erilaistumisen aikana), toinen proteiini voi toimia desmiinina; ilmeisesti tämä tapahtuu varhaisissa kehitysvaiheissa, mutta ei myöhemmissä. [neljä]
Lihassoluissa oleva desmiini yhdistää monia sytoplasman komponentteja . Sarkomeeri on lihassolun komponentti, joka koostuu filamenteista ja myosiinimoottoriproteiineista , mikä mahdollistaa solun supistumisen. Desmin muodostaa rakennustelineen sarkomeerin Z-kiekon ympärille ja kiinnittää Z-levyn submembraaniseen sytoskeletoniin (lihassolukalvon sytoplasmiseen osaan). [5] . Se yhdistää viereiset myofibrillit yhdistämällä Z-levyt. [2] Kontaktissaan sarkomeerin kanssa desmiini kiinnittää supistumislaitteiston solun ytimeen , mitokondrioihin ja postsynaptisiin kohtiin. Nämä koskettimet säilyttävät kennon rakenteellisen ja mekaanisen eheyden supistumisen aikana , samalla kun ne auttavat voimansiirrossa ja pitkittäisen kuormituksen kantamisessa. [6] On näyttöä siitä, että desmiini voi myös sitoa sarkomeerejä solunulkoiseen matriisiin (ECM) hemidesmosomien kautta , mikä voi olla tärkeää signaalinsiirrossa EC:iden ja sarkomeerien välillä, jotka voivat säädellä lihasten supistumista ja liikettä.
Lopuksi desmiini voi olla tärkeä mitokondrioiden toiminnassa. Kun desmiini ei toimi kunnolla, mitokondrioiden jakautuminen, lukumäärä, rakenne ja toiminta häiriintyvät. [7] Niin kauan kuin desmiini sitoo mitokondrioita ja sarkomeerejä, on mahdollista välittää tietoa supistuksista ja energiatarpeista ja siten lihassolun hengitystason säätelystä.
Kun desmiinistä vastaava geeni on poistettu käytöstä, se ei enää pysty toimimaan kunnolla. Hiiret, joilla on vammainen desmiinigeeni, kehittyvät normaalisti ja voivat lisääntyä, mutta pian syntymän jälkeen niillä alkaa ilmetä puutteita luusto-, sileässä ja sydänlihaksessa; vaikuttaa erityisesti palleaan ja sydämeen. Hiiret, joissa ei ole desmiiniä, ovat heikompia ja kestokykyisempiä kuin tavalliset hiiret, ja lihassäikeet vaurioituvat todennäköisemmin supistumisen aikana (luultavasti siksi, että desmiini on vastuussa myofibrillien ja lihaskuitujen yhdistämisestä). Hiirillä, joilta puuttuu desmiini, on myös heikentynyt mitokondrioiden toiminta.
Desmiiniin liittyvä myopatia ( MSD tai desminopatia ) on eräänlainen myofibrillaarinen myopatia, joka johtuu desmiinigeenin mutaatiosta, joka estää filamenttien muodostumisen [2] . Sarkomeerit muuttuvat epätasaisiksi, mikä johtaa yhteensopimattomuuteen lihaskuitujen työssä. Tämä mutaatio johtaa myös lihassolukuolemaan apoptoosin ja nekroosin kautta . Lihassolujen toiminta saattaa heikentyä, koska desmiiniaggregaatit voivat häiritä muita filamenttirakenteita ja/tai heikentää solujen toimintaa. [7]
Desminopatia on erittäin harvinainen sairaus, ja tähän mennessä vain 60 potilaalla on diagnosoitu se [7] ; Tämä luku ei kuitenkaan todennäköisesti ole tarkka diagnoosivirheiden vuoksi. Taudin tavanomaisia oireita ovat alaraajojen distaalisten lihasten heikkous ja surkastuminen, joka leviää käsivarsiin ja käsiin, sitten vartaloon, kaulaan ja kasvoihin. Tätä seuraa usein hengitysvajaus.
Tämän taudin periytymistä on kolme päätyyppiä: autosomaalinen dominantti, autosomaalinen resessiivinen ja de novo. Vakavin muoto on autosomaalinen resessiivinen , ja se alkaa myös aikaisin. [7] Se vaikuttaa yleensä kaikkiin kolmeen lihaskudostyyppiin ja johtaa sydämen ja hengityselinten vajaatoimintaan sekä suolen tukkeutumiseen. [7] Autosomaalisella dominantilla periytymisellä on myöhempi alku ja hidas eteneminen. Yleensä tämä laji vaikuttaa vain yhteen tai kahteen lihaskudostyyppiin [7] . De novo -tauti ilmenee, kun ilmenee uusia mutaatioita, joita henkilö ei ole perinyt kummaltakaan vanhemmalta. Tällä muodolla on laaja valikoima oireita ja se vaihtelee tapahtuneiden mutaatioiden mukaan. [7] Tähän sairauteen ei tällä hetkellä ole parannuskeinoa, mutta hoitoa on saatavilla oireiden lievittämiseen.
Tällä proteiinilla on kolme päädomeenia: alfakierteinen ydin, alfakierteinen pää ja häntä C-päässä. Desminillä, kuten kaikilla välilangoilla, ei ole napaisuutta koottuna. Varsialue koostuu 308 aminohaposta, joissa on rinnakkaiset alfa-biscoil- dimeerit ja kolme paikkaa, joissa tämä rakenne katkeaa. Tanko yhdistyy pään alueelle. Pään sisältämät 84 aminohappoa, joissa on suuri määrä arginiini-, seriini- ja aromaattisia tähteitä, ovat tärkeässä roolissa filamenttien kokoamisessa ja interdimeerisessä vuorovaikutuksessa. Häntäalue tarjoaa filamenttien integraation ja vuorovaikutuksia muiden proteiinien ja organellien kanssa.
Desminin on havaittu olevan vuorovaikutuksessa desmoplakinin kanssa . [kahdeksan]