Desmin er et protein som finnes som et mellomfilament i cytoskelettet og i striated og glatt muskulatur. Dens rolle er å stabilisere celler og å koble til muskulære strukturer. Genetiske endringer (mutasjoner) som forårsaker forstyrrelser i desmin-syntese er assosiert med forskjellige muskelsykdommer som desminopati eller kardiomyopati.
Hva er desmin?
Desmin er en byggestein i cytoskelettet laget av protein. Proteinet stabiliserer også de fine fibriller i muskler og finnes i striated og glatt muskulatur. Desmin-filamenter tilhører de mellomliggende filamentene (filamenta intermedialia), som biologien deler inn i fem forskjellige typer. I henhold til denne klassifiseringen tilhører desmin type III sammen med vimentin, peripherin og glial filament protein (GFAP). Funn fra dyreforsøk antyder at vimentin kanskje kan erstatte manglende desmin i tidlige utviklingsstadier eller kanskje delvis kan ta over funksjonene. Gener som koder for desmin, er lokalisert i det menneskelige genomet på det andre kromosomet i seksjon 219.99 til 220 Mb. Biologi pleide å referere til desmin som skjelett på grunn av dets stabiliserende funksjon i cytoskelettet. Forskerne Lazarides og Hubbard var de første som beskrev det i 1976.
Anatomi og struktur
Som alle proteiner, desmin består av lange kjeder av aminosyrer. Disse biologiske byggesteinene følger alle den samme grunnleggende strukturen og skiller seg fra hverandre bare i sine spesifikke rester. Proteinsyntese knytter individ aminosyrer med peptidbindinger; i denne prosessen avhenger sekvensen til de enkelte byggesteinene av sekvensen som genene spesifiserer gjennom basesekvensen. Desmin består av totalt 470 aminosyrer. Den ferdige peptidkjeden representerer den primære strukturen til desmin, som bare blir et ferdig protein i sin romlige form. Etter at peptidkjeden er produsert, dannes ytterligere bindinger spontant eller ved hjelp av enzymer. Disse obligasjonene, også kjent som hydrogen bindinger, enten ordne kjeden i en helix (alfastruktur) eller formatere den i en brosjyre (beta-struktur). Desmin består av lengre langstrakte segmenter og spiralformasjoner. Utover denne sekundære strukturen vedtar proteinet en mer kompleks tertiær struktur, som også er viktig for den påfølgende funksjonen til proteinet. I tillegg forbinder forskjellige brettede aminosyrekjeder i noen tilfeller sammen for å danne en kvaternær struktur der prinsipielt andre biomolekyler kan forekomme. Desmin eksisterer i sekundær, tertiær og kvaternær struktur som en homopolymer: Polymeren er en struktur som består av flere makromolekyler. Når det gjelder en homopolymer som desmin, er disse makromolekylene eller monomerene utelukkende deler av samme art. En enkelt ferdigstilt filament har en diameter på 8-11 nm.
Funksjon og roller
Hovedfunksjonen til desmin er å styrke cytoskelettet og muskulaturen, og det finnes i både glatt og striated muskel. I biologi er cytoskelettet en struktur i celler som består av proteiner og gir dem form og stabilitet. I tillegg deltar cytoskelettet i transporten av stoffer i cellen og i dens bevegelser. I motsetning til det beinete skjelettet i menneskekroppen, danner ikke skjelettet en fast enhet, men kan fleksibelt tilpasse seg cellens behov. Tverrstripede muskler krever også desmin som en forbindelse mellom Z-disker og myofibriller. Z-skiver markerer grensene mellom sammenhengende muskelsegmenter (sarkomerer) i striert muskel. Festet til Z-diskene er filamentlignende strukturer sammensatt av et kompleks av aktin og tropomyosin. Under sammentrekning skyver disse fibrene og myosinfilamentene seg inn i hverandre, og forkorter vevet som en helhet. Glatt muskulatur har en annen struktur enn striert muskel: fibrene i den danner ikke tydelig avgrensede filamenter og bunter med et tydelig synlig stripet mønster i tverrsnitt, men ser glatte og ustrukturerte ut ved første øyekast. Ikke desto mindre skjer sammentrekning på en stort sett lignende måte. Sammen med ikke-muskulære glattmuskulære aktinfilamenter utfører desmin også en stabiliserende funksjon i muskelvev ved å skape styrkende bindinger i såkalte komprimeringssoner.
Sykdommer
Flere muskelsykdommer er assosiert med genetiske endringer (mutasjoner) som påvirker desmin-genene. Hos mennesker er disse lokalisert på det andre kromosomet. Selv om en slik sykdom er medfødt, trenger den ikke å manifestere seg umiddelbart i synlige symptomer. Desmin mutasjoner i mange tilfeller føre til muskeldystrofi, som er preget av progressiv forverring av muskelvev. Utseendet til dystrofier er veldig heterogent. Et mer spesifikt klinisk bilde er desminopati. Dette er en sjelden arvelig sykdom som fører til gradvis svekkelse av musklene og vanligvis ikke forårsaker symptomer før voksen alder. Ved desminopati påvirker defekter i kroppens produksjon av desmin både muskelcellenes skjelett og Z-diskene. I tillegg er desminmutasjoner assosiert med kardiomyopati, som også kan forekomme som en del av desminopati. kardiomyopati manifesterer seg som funksjonelle hjerteproblemer og skyldes ikke alltid forstyrrelser i desmin-syntese; i stedet kan en rekke mulige årsaker vurderes. Typiske tegn på sykdommen inkluderer hjerte svikt, arytmier, synkope, angina pectoris og emboli. Videre påvisning av desmin antistoffer hjelper leger med å skille mellom forskjellige svulster - for eksempel rabdomyosarkomer (ondartede svulster i bløtvev med høy dødelighet) og leiomyosarkomer (ondartede svulster i glatt muskel).
