トロポミオシン

トロポミオシン
PDB : 1C1G
識別子
シンボル	トロポミオシン
パム	PF00261
インタープロ	著作権
プロサイト	PDOC00290
SCOP2	2tma / スコープ / SUPFAM
利用可能なタンパク質構造: パム   構造 / ECOD   ＰＤＢ RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBサム 構造の概要

トロポミオシンは、多くの動物細胞や真菌細胞に見られる、2 本鎖のアルファらせんコイルドコイルタンパク 質です。動物では、トロポニンと連動して筋肉の収縮を制御する筋肉系の重要な構成要素です。トロポミオシンは、心臓、血管、呼吸器系、消化器系など、さまざまな臓器や体の系にある平滑筋組織と横紋筋組織に存在します。真菌では、トロポミオシンは細胞壁に存在し、細胞の構造的完全性を維持するのに役立ちます。

トロポミオシンは他の真核生物にも存在しますが、植物には存在しません。全体として、トロポミオシンは多くの異なる生物が適切に機能する上で極めて重要な役割を果たす重要なタンパク質です。

すべての生物には、細胞に物理的な完全性をもたらす細胞小器官が含まれています。これらのタイプの細胞小器官は総称して細胞骨格と呼ばれ、最も古いシステムの 1 つはタンパク質アクチンの繊維状ポリマーに基づいています。2 番目のタンパク質であるトロポミオシンのポリマーは、動物のほとんどのアクチン フィラメントの不可欠な部分です。

トロポミオシンは、筋肉細胞と非筋肉細胞の両方でアクチンフィラメントの機能を制御する上で重要な役割を果たしている、アクチンフィラメントの不可欠な構成要素の大きなファミリーです。これらのタンパク質は、ほとんどのアクチンフィラメントのα ヘリカル溝に沿って存在する棒状のコイルドコイルヘテロまたはホモ二量体で構成されています。相互作用はアクチンフィラメントの長さに沿って起こり、二量体は頭から尾まで一列に並びます。

トロポミオシンは、筋肉トロポミオシンアイソフォームと非筋肉トロポミオシンアイソフォームの 2 つのグループに分類されることが多いです。筋肉トロポミオシンアイソフォームは、筋肉サルコメアにおけるアクチンとミオシンの相互作用の調節に関与し、筋肉の収縮の調節に重要な役割を果たします。非筋肉トロポミオシンアイソフォームは、筋肉細胞と非筋肉細胞の両方で機能し、細胞の細胞骨格やその他の重要な細胞機能を制御および調節するさまざまな細胞経路に関与しています。

これらの細胞経路の調節に関与するアクチンフィラメントシステムは、筋肉の収縮を調節するアクチンフィラメントシステムよりも複雑です。収縮システムは4つのアクチンフィラメントアイソフォームと5つのトロポミオシンアイソフォームに依存していますが、^[1]細胞骨格のアクチンフィラメントシステムは2つのアクチンフィラメントアイソフォームと40を超えるトロポミオシンアイソフォームを使用しています。^{[1] [2]}

「1遺伝子、1ポリペプチド」のルールとは正反対に、ヒトゲノムプロジェクトなどのゲノム配列と発現タンパク質のESTデータの組み合わせから、多くの真核生物が単一の遺伝子からさまざまなタンパク質を生成することが現在ではわかっています。これは高等真核生物の機能に重要な役割を果たしており、ヒトは選択的スプライシングを通じて遺伝子の5倍以上の異なるタンパク質（アイソフォーム）を発現しています。メカニズムの観点から見ると、生物が現在の遺伝子/タンパク質ファミリーを拡張する（タンパク質アイソフォームを作成する）ことは、まったく新しい遺伝子を作成するよりもはるかに簡単です。進化の観点から見ると、高等真核生物のトロポミオシンは、真核生物の初期の進化で発生した二重ゲノム重複イベントによって生成された潜在的な遺伝子4つすべてを保持していることで注目に値します。 ^[3]

外観イメージ

Gunning et al. 2005、図1。 選択的スプライシングは、選択的プロモーターの使用を通じて複数の産物を生成し、異なるアミノ末端、6a と 6b の相互排他的内部スプライシング、および選択的カルボキシル末端をもたらす。色分けは、たとえば α-トロポミオシン遺伝子の 1a エクソンが、α-トロポミオシン遺伝子の選択的 N 末端 1b エクソンよりも、β-トロポミオシンおよび α3-トロポミオシン遺伝子の 1a エクソンに類似していることを示すために使用される。これらの遺伝子から生成されたアイソフォームがすべて示されているわけではないが、示されているアイソフォームの存在はノーザンブロットによって確認されている。ほとんどの場合、選択的スプライシングから生じるアイソフォームには、1 つのアイソフォームにのみ固有のエクソンは含まれない。むしろ、アイソフォームは、エクソンのユニークな組み合わせから個性を獲得する。[2]

哺乳類では、4 つの遺伝子が 40 種類以上の異なるトロポミオシンアイソフォームの生成に関与しています。構造的には、これらの遺伝子は非常に類似しており、祖先遺伝子の遺伝子重複によって生じたと考えられます。ヒトでは、これらの遺伝子はもはや関連しておらず、広く分散しています。ヒトでは、α1 遺伝子、β 遺伝子、α3 遺伝子、α4 遺伝子は正式にはTPM1、TPM2、TPM3、TPM4と呼ばれ、それぞれ 15q22、 ^[4]、 9p13、^[5] 、 1q22 ^[6]、19p13、^[7]に位置しています。別の命名法では、4 つの遺伝子を (α、β、γ、δ) と名付けています。^[2]

アイソフォームは、本質的には同様の生物学的機能を果たす、非常に関連した遺伝子産物として定義されますが、生物学的活性、調節特性、時間的および空間的発現、および/または細胞間の位置に関して、アイソフォーム間には差異が存在します。アイソフォームは、遺伝子複製と選択的スプライシングという 2 つの異なるメカニズムによって生成されます。前者のメカニズムは、不等交差、縦列複製、または転座によって遺伝子の複数のコピーが生成されるプロセスです。選択的スプライシングは、エクソンが mRNA に保持されるか、または異なる組み合わせで除去される対象とされ、単一のプレ mRNA から多様な mRNA の配列が作成されるメカニズムです。

さまざまな遺伝子と選択的スプライシングの組み合わせにより、多種多様なトロポミオシンアイソフォームが生成されます。^[8]哺乳類では、遺伝子に関係なく、転写はエクソン1aまたはエクソン1bの開始時に開始されます。使用されるプロモーターと最初のエクソンに応じて、トロポミオシンアイソフォームは高分子量（HMW、284アミノ酸）または低分子量（LMW、248）に分類できます。 ^{[1] [9]} HMWアイソフォームはエクソン1aと2aまたは2bのいずれかを表現し、LMWアイソフォームはエクソン1bを表現します。^[9]現在までに、既知のすべてのトロポミオシンにはエクソン3～9が含まれています。選択的スプライシングはエクソン6で発生し、エクソン6aまたは6bが相互に排他的に選択されます。^[10] C末端では、転写産物はエクソン9で再度スプライスされ、エクソン9a、9b、9c、または9dのいずれかが選択されます。^[10]

構造の点では、これらの遺伝子は非常に類似しており、祖先遺伝子の遺伝子重複によって生じたことを示唆している。最も関連性の高い遺伝子はα遺伝子とγ遺伝子であり、2つのプロモーターを利用し、α遺伝子に固有の2aエクソンが存在する点のみが異なっている。^{[11] [12]}同じ遺伝子からの代替エクソン間の実質的な違いは配列比較によって明らかになっているが（1aと1b、6aと6b、およびエクソン9）、ほとんどのエクソンは異なる遺伝子間で高度に保存されている。^{[1] [8] [13] [14]}たとえば、α遺伝子のエクソン1aと1bは配列が大きく異なるが、α、β、γ、δ遺伝子のエクソン1aの配列は高度に保存されている。

遺伝子の保守的な性質のため、遺伝子は共通の祖先遺伝子から進化し、40 を超える機能的に異なるアイソフォームを生み出したと考えられています。これらのアイソフォームの発現は、発達を通じて高度に制御され、変化します。空間的にも時間的にもトロポミオシン発現の多様性は、アクチンフィラメントの機能を制御するだけでなく、特殊なアクチンフィラメント集団を作成する可能性を提供します。^[3]

多数の報告では、トロポミオシンアイソフォームが細胞内の異なる場所に分類され、特定のプロセスに関与するアクチンフィラメント集団と関連していることが詳述されています。^{[15] [16] [17] [18]}アイソフォームの空間的分離の直接可視化は、最初にバーゴインとノーマンによって観察され、その後すぐにリンと同僚によって観察されました。^{[18] [19] [20]}彼らは、特定のアイソフォームが異なる細胞構造と関連していることを観察しました。^[18]特定の抗体を使用して、彼らはストレスファイバー内のγ遺伝子のHMWとLMWの両方のアイソフォームの存在を特定できましたが、波打つ膜ではLMWアイソフォームのみが検出されました。^[18]

これらの研究は多くの細胞型に拡張され、同様の結果が得られています。神経細胞、^[21]、 線維芽細胞、^{[16] [17] [22]} 、骨格筋^{[23] [24]}、破骨細胞での広範な研究により、トロポミオシンアイソフォームと細胞構造との複雑な関連性がさらに強調されました。これらの研究により、アイソフォームソーティングの調節は極めて複雑で、高度に制御されているという認識につながりました。

トロポミオシンアイソフォームの細胞内における個別の位置への配置は、発達によって制御されています。初期の研究では、アイソフォームの配置は発達を通じて変化し、トロポミオシン4は成長中のニューロンの成長円錐に最初は局在していましたが、成熟したニューロンでは体性樹状突起区画に再配置されたことが報告されています。 ^[25]これらの観察結果は、さまざまなトロポミオシンアイソフォームに関する研究によって裏付けられており、ニューロンの成熟中にトロポミオシン集団がどのように再配置されるかを示しています。この証拠は、トロポミオシンアイソフォームが時間的制御を受けるという考えを裏付けています。

追加の研究により、細胞周期がアイソフォームの選別に果たす役割が明らかになった。α遺伝子とβ遺伝子からさまざまな高分子量産物をスクリーニングし、γ遺伝子からの低分子量産物との局在を比較した研究では、高分子量産物と低分子量産物は細胞周期の初期のG1期に相互に排他的に分離されることが判明した。^[17]

研究ではトロポミオシンの選別はmRNAの選別に影響を受ける可能性があることが示唆されているが^{[21] 、} mRNAとタンパク質の位置の間には絶対的な相関関係はない。ニューロンでは、トロポミオシン5NM1 mRNAは形態分化の前に軸索を形成するニューロンの極に選別されることがわかった。 [26]トロポミオシン5NM1/2 mRNAのこの位置への選別は、トロポミオシン5NM1/2タンパク質の発現と相関していた。対照的に、トロポミオシンBr2タンパク質をコードするmRNAはニューロンの極から排除された。^[26]

mRNAの選別とタンパク質の位置との関連は、トランスジェニックマウスモデルでテストされています。モデルは、トロポミオシン5NM1/2とトロポミオシン3のコード領域が、標的情報を欠くβ-アクチン3'非翻訳領域を持つβ-アクチンプロモーターの制御下で発現されるように作成されました。^[27]この研究では、ニューロン細胞では通常発現しないアイソフォームであるトロポミオシン3がニューロン全体に広く分布している一方で、ニューロンアイソフォームであるトロポミオシン5NM1/2の外因性発現は、内因性トロポミオシン5NM1/2と同様にニューロンの成長円錐に選別されることがわかりました。これら2つのトランスジーンはトロポミオシンコード領域のみが異なるものの、2つの異なる領域に局在しているため、mRNAの選別に加えて、タンパク質自体にも選別情報が含まれていることが示唆されています。

研究によると、トロポミオシンアイソフォームの選別は、マイクロフィラメントのアクチンアイソフォーム構成によっても影響を受ける可能性があることが示唆されています。^[27]筋芽細胞では、γ-アクチンの過剰発現により、β-アクチンのダウンレギュレーションと、ストレスファイバーからのトロポミオシン2の除去が起こりましたが、トロポミオシン5は除去されませんでした。^[28]その後、細胞がアクチンフィラメントの混乱を引き起こす化学物質であるサイトカラシンDにさらされると、トロポミオシンアイソフォームの選別が阻害されることがわかりました。サイトカラシンDを洗い流すと、トロポミオシンアイソフォームの選別は再構築されました。^[29]これは、トロポミオシンアイソフォームの選別のプロセスと、トロポミオシンアイソフォームのアクチンフィラメントの組織化された配列への組み込みとの間に強い関係があることを示唆しています。トロポミオシン アイソフォームが特定の場所へ能動的に輸送されるという証拠はありません。むしろ、選別は特定の細胞内部位で優先アイソフォームが局所的に組み立てられる結果であると考えられます。トロポミオシン アイソフォーム選別の基礎となるメカニズムは、本質的に柔軟で動的であると考えられます。

多くの研究により、トロポミオシンは重要な機能を果たし、酵母、線虫、ハエから複雑な哺乳類に至るまで、さまざまな種に必要であることがわかってきました。

トロポミオシンの重要な役割はブレッチャー研究室で発見されました。研究者らは出芽酵母のTPM1遺伝子を除去すると、成長率が低下し、アクチンケーブルの存在が消え、小胞輸送の欠陥が観察され、酵母の接合が不良になることを発見しました。^[30] 2つ目の酵母遺伝子TPM2を除去しても、表現型に目立った変化は記録されませんでしたが、TPM1と組み合わせて除去すると、致死的になりました。これは、TPM1遺伝子と-2遺伝子が重複した機能を持っていることを示唆していますが、TPM2はTPM1の喪失を完全に補うことはできないため、TPM1の一部の機能は独特であることを示しています。同様の結果がハエ、線虫、両生類、哺乳類で観察されており、以前の結果を裏付けるとともに、トロポミオシンが広範囲の細胞機能に関与していることを示唆しています。しかし、共発現する 3 つの TMP1、2、および 4 遺伝子は、胚性幹細胞および着床前マウス胚における TPM3 遺伝子の欠失を補うことはできません。

遺伝子ノックアウト実験の結果は曖昧になる場合があり、注意深く調べる必要があります。遺伝子の削除が致死につながる研究では、一見すると遺伝子産物が本当にユニークな役割を担っているように見えます。しかし、致死は、必要なアイソフォームが細胞内で自然に発現していないために、損傷を受けた細胞が他のアイソフォームを発現して表現型を回復できない結果である可能性もあります。

アクチンマイクロフィラメントシステムは、細胞形態の発達と維持に関与する基本的な細胞骨格システムです。このシステムは細胞からの信号に容易に反応し、構造的再構成を受ける能力があるため、このシステムはさまざまな細胞領域内の特定の構造変化を制御していると考えられています。

ヒトにはアクチンアイソフォームが 6 つしか存在せず、これらのアイソフォームが、独特で複雑な細胞構造と重要な細胞相互作用の配列を担っています。アクチン細胞骨格の機能と形態は、主にアクチンポリマーに関連するアクチン結合タンパク質(ABP) によって制御されていると考えられています。ABP は、アクチンに結合するタンパク質のグループです。トロポミオシンは ABP に含まれることもありますが、真の ABP ではありません。トロポミオシン二量体はアクチンフィラメントに対する親和性が非常に低く、アクチンとファンデルワールス接触を形成しません。トロポミオシンポリマーがアクチンフィラメントの周りに巻き付くことでのみ、トロポミオシンとアクチンフィラメントの相互作用に安定性がもたらされます。

多くの研究は、トロポミオシンアイソフォームがアクチンフィラメントに結合すると、他のABPの結合に影響を及ぼし、それらが一緒に構造を変え、アクチンフィラメントに特定の特性と最終的には特定の機能を伝達する可能性があることを示唆しています。これは神経上皮細胞で実証されており、トロポミオシン5NM1の発現が増加すると、成長円錐領域へのミオシンモータータンパク質であるミオシンIIBのリクルートが増加します。^[31]しかし、トロポミオシンBr3の過剰発現は逆の効果をもたらし、同じ領域でのミオシン活性を低下させました。

バーンスタインとバンバーグによる先駆的な研究では、アクチンフィラメントの脱重合を促進する因子であるアクチン結合タンパク質アクチン脱重合因子（ADF）/コフィリンが^{、トロポミオシンと競合してアクチンフィラメントに結合することが観察されました。 [32]}神経細胞でのトロポミオシン5NM1の発現は、成長円錐領域からADF/コフィリンを排除し、より安定したアクチンフィラメントをもたらしました。^[31]しかし、トロポミオシンBr3の発現の増加は、ラメリポディウム内のトロポミオシンBr3アイソフォームに結合したアクチンフィラメントにADF/コフィリンをリクルートすることが観察され、アクチンフィラメントの分解をもたらしました。^[31]特定のトロポミオシンアイソフォームがアクチン結合タンパク質とアクチンフィラメント間の特定の相互作用を誘導するこの現象は、さまざまな結合タンパク質を含むさまざまなモデルシステムで観察されています（Gunning et al.、2008 ^[10]でレビューされています）。トロポミオシンアイソフォームの影響下でのこれらの相互作用により、アクチンフィラメントは多様な細胞機能に関与することができます。

骨格筋は、大きな多核細胞 (筋線維) で構成されています。各筋線維には、筋原線維が縦方向に並んでいます。筋原線維は、タンパク質構造またはサルコメアの繰り返しで構成されており、骨格筋の基本的な機能単位です。サルコメアは、高度に構造化されたタンパク質配列で、太いフィラメントと細いフィラメントが噛み合って構成され、細いフィラメントはタンパク質構造であるZ 線に繋がれています。太いフィラメントと細いフィラメントの動的相互作用により、筋肉が収縮します。

ミオシンはモータータンパク質ファミリーに属し、このファミリーの筋肉アイソフォームは太いフィラメントを構成します。細いフィラメントは、骨格筋のアクチンアイソフォームでできています。各ミオシンタンパク質は、細いアクチンフィラメントに沿って「パドル」し、アクチンフィラメントに沿ったミオシン結合部位に繰り返し結合し、ラチェットしたり離したりします。実際、太いフィラメントは細いフィラメントに沿って移動またはスライドし、筋肉の収縮を引き起こします。このプロセスは、スライディングフィラメントモデルとして知られています。

ミオシン頭部の筋肉アクチンへの結合は、高度に制御されたプロセスです。細いフィラメントは、アクチン、トロポミオシン、トロポニンから構成されています。骨格筋の収縮は神経インパルスによって引き起こされ、それが Ca ^{2+の放出を刺激します。}筋小胞体からのCa ²⁺の放出により、細胞質内の Ca ²⁺濃度が増加します。次に、カルシウムイオンがトロポニンに結合し、トロポミオシンと関連します。結合によりトロポニンの形状が変化し、続いてトロポミオシンアイソフォームがアクチンフィラメント上で位置を移動します。この位置の移動により、アクチンフィラメント上のミオシン結合部位が露出し、太いフィラメントのミオシン頭部が細いフィラメントに結合できるようになります。

構造的および生化学的研究によると、細いフィラメント上のトロポミオシンとトロポニンの位置が、太いフィラメントのミオシンヘッドと細いフィラメントのアクチン上の結合部位との相互作用を制御していると考えられます。X線回折とクライオ電子顕微鏡検査によると、トロポミオシンはミオシンのアクチンフィラメントへのアクセスを立体的にブロックしていると考えられます。

このモデルは十分に確立されていますが、トロポミオシンの動きが直接ミオシンヘッドをアクチンフィラメントに結合させるかどうかは不明です。そのため、フィラメント内のトロポミオシンの動きが、ミオシン結合を活性化することによって調節されるアロステリックスイッチとして機能するが、ミオシン結合を調節するだけでは機能しないという代替モデルが浮上しました。

平滑筋は非横紋筋の一種で、横紋筋とは異なり、平滑筋の収縮は意識的に制御されません。平滑筋は自発的またはリズミカルに収縮し、さまざまな生理化学的因子 (ホルモン、薬物、神経伝達物質) によって誘発されます。平滑筋は、食道、胃、腸、気管支、尿道、膀胱、血管など、体内のさまざまな臓器や管の壁の中に存在します。

平滑筋は横紋筋の筋節のように太いフィラメントと細いフィラメントが規則的に並んではいませんが、収縮はやはりアクチンフィラメントと相互作用するミオシンクロスブリッジによって制御される同じフィラメント滑り機構によるものです。平滑筋の細いフィラメントはアクチン、トロポミオシン、カルデスモン、カルモジュリンで構成されています。このタイプの筋肉内では、カルデスモンとカルモジュリンがトロポミオシンを介した活動のオンとオフの状態の遷移を制御します。カルデスモンはアクチン、トロポミオシン、カルモジュリン、ミオシンに結合しますが、その中でもアクチンとの相互作用が最も重要です。カルデスモンの結合はトロポミオシンに強く影響されます。カルデスモンはアクチノミオシン ATPase と運動性の阻害剤であり、トロポミオシンが存在するとアクチン結合とカルデスモン阻害の両方が大幅に強化されます。

^{平滑筋の収縮は、Ca 2+}の放出によって開始されます。Ca ^{2+ は}カルモジュリンに結合して活性化し、カルモジュリンは次にカルデスモンに結合します。この結合により、カルデスモンタンパク質がアクチンフィラメントから分離し、アクチンフィラメント上のミオシン結合部位が露出します。ミオシンモーターヘッドはミオシン軽鎖キナーゼによってリン酸化され、ミオシンヘッドがアクチンフィラメントと相互作用して収縮を引き起こします。

細胞骨格は、細胞運動、細胞分裂、細胞内輸送、細胞形状の維持など、さまざまな細胞プロセスが適切に機能するために必要なフィラメントの精巧なネットワークです。細胞骨格は、微小管、中間径フィラメント、マイクロフィラメント (アクチン細胞骨格とも呼ばれる) という 3 つの異なるフィラメント システムで構成されています。これらのフィラメント間の動的な相互作用により、細胞に独自の構造と機能がもたらされます。

アクチンフィラメントシステムのダイナミクスを制御するために、多くのアクチン結合タンパク質を使用する多数の調節機構が発達してきました。トロポミオシンは、この調節システムにおいて極めて重要な役割を果たし、アクチンフィラメントと他の ABP との結合に影響を与えると考えられています。これらの結合により、フィラメントに特定の特性が付与され、これらの構造が幅広い細胞プロセスに関与できるだけでなく、細胞刺激に迅速に反応できるようになります。

多くの研究から、細胞形質転換中の細胞で発現するトロポミオシンのレパートリーに特定の変化があることがわかっています。これらの非常に再現性の高い結果は、正常細胞が悪性化する細胞形質転換の過程で、HMWトロポミオシンアイソフォームの合成が減少することを示唆しています。初期の研究では、ラット胎児線維芽細胞株REF-52および正常ラット腎細胞の形質転換により、HMWトロポミオシンの合成が減少しました。^{[33] [34] [35]}これらのシステムの両方で、ダウンレギュレーションはmRNAレベルの低下に寄与しました。これらの初期の結果は、トロポミオシンがアクチンフィラメントの再編成や細胞形状の変化など、細胞形質転換中に発生する特定のプロセスを促進する上で重要な役割を果たしていることを示唆しています。これらの研究は他の研究室や他の細胞株でも再現されており、同様の結果が得られている（Gunning et al., 2008 ^[10]によるレビュー）。

さらに、研究ではトロポミオシンアイソフォームの発現と転移特性の獲得との関連が強調されています。ある研究では、低転移性および高転移性のルイス肺癌細胞株のアイソフォーム発現を比較しました。^{[36] [37]}この研究では、細胞の転移性が高まるにつれて、HMWトロポミオシン2タンパク質およびmRNAレベルの発現が著しく減少することがわかりました。

これらの結果は原発腫瘍およびヒトモデルで確認されている。結腸癌および膀胱癌の研究では、LMWトロポミオシンであるトロポミオシン5NM1の発現増加が見られた。^{[38] [39]}このアイソフォームの発現増加は形質転換したラット線維芽細胞でも見られ、このアイソフォームは転移性の高い黒色腫の運動性に必要であると考えられている。^[40]さらに、トロポミオシン4の発現増加は乳癌のリンパ節転移と関連している。

これらの研究はすべて、トロポミオシンアイソフォームの発現と補数の変化が癌と癌の進行に不可欠であることを示唆しています。一般的に、癌細胞は悪性度が増すにつれてHMWトロポミオシンが消失し、LMWトロポミオシンへの依存度が増すという見解が一致しています。^[10]この発見により、抗癌剤としての可能性のある新しい抗トロポミオシン化合物の開発につながりました。

トロポミオシンは、潰瘍または開いた傷を特徴とする大腸の病気である自己免疫疾患、潰瘍性大腸炎に関係している。この疾患とトロポミオシンの関連は、潰瘍性大腸炎患者の95%から採取した血清にトロポミオシンに陽性反応を示す抗体が含まれていたという研究で初めて認識された。 ^[41]追加の研究でこれらの結果が確認されているが、トロポミオシン5とトロポミオシン1が潰瘍性大腸炎の発症に関与する主要なトロポミオシンであることも特定されている。^{[42] [43]}トロポミオシン5は、潰瘍性大腸炎の手術後の回腸嚢の嚢炎の発症に関連している。潰瘍性大腸炎患者の結腸粘膜におけるIgG産生細胞の増加は、主にトロポミオシン5関連エピトープに対するIgGの産生に関係している。したがって、トロポミオシン5は、有意なT細胞反応を誘導することができる。^[44] 109のヒト自己抗原に存在する共通の構造モチーフの物理化学的分析により、トロポミオシンはそのようなモチーフの数が最も多く、したがって自己抗原として作用する傾向が非常に高いことが明らかになった。^[45]

トロポミオシンが潰瘍性大腸炎で果たす役割に加えて、トロポミオシン抗体は急性リウマチ熱^[46] や炎症性疾患であるベーチェット症候群^[47]でも報告されています。どちらの場合も、これらの抗体がこれらのヒト疾患の発症に直接関与しているのか、または損傷した細胞から放出されたトロポミオシンの高い抗原性を反映しているのかは不明です。

ネマリンミオパチーは、骨格筋線維に電子密度の高い桿体が存在することを特徴とする筋肉疾患です。これらの電子密度の高い桿体は、主にα-アクチニンとアクチンで構成されています。この疾患は、臨床的には軽度（典型的）、中等度、重度、成人発症などいくつかのグループに分類されることが多いですが、これらの区別は、カテゴリが頻繁に重複するため、いくぶん曖昧です。原因となる変異は、骨格筋のα-アクチニン、トロポミオシン、ネブリン、トロポニンで検出されています。ヒトでは、γ-トロポミオシンとβ-トロポミオシンの両方の遺伝子の変異が確認されています。ヒトのこの疾患では、α-トロポミオシン遺伝子の変異は確認されていません。

トロポミオシンは、甲殻類や軟体動物を含む貝類アレルギーの主な原因となるタンパク質です。^{[48] [49] [50] [51]}

トロポミオシンはゴキブリアレルギーの原因となることもある。^[52]

このタンパク質が関与していると報告されているプロセスは多岐にわたるため、科学界ではトロポミオシンアイソフォームに大きな関心が寄せられています。

このタンパク質の特定のアイソフォームを詳細に研究する方法の 1 つは、抗体を使用することです。これらの特定の抗体は、タンパク質ブロッティング実験で使用したり、細胞や組織切片に適用して顕微鏡で観察したりできます。これにより、研究者はアイソフォームまたはアイソフォームのグループのレベルや濃度を判断できるだけでなく、特定のアイソフォームの細胞内の位置や、他の細胞構造やタンパク質との関連性も特定できます。

現在、市販の抗体は数多くありますが、その多くは、抗体を生成するために使用された抗原、つまりアイソフォームの特異性に関する情報がほとんどない状態で販売されています。そのため、一部の研究グループでは独自の抗体を開発しています。これらの抗体を使用する前に、抗体の特異性を検査して、抗体が他のトロポミオシンや他のタンパク質と交差反応しないことを確認するプロセスで、抗体を徹底的に特性評価する必要があります。

• 図と説明は biomol.uci.edu をご覧ください