トロポニン

トロポニン、またはトロポニン複合体は、横紋筋の収縮機構の構成要素である、トロポニンC、トロポニンI、およびトロポニンTという3つの特殊な調節タンパク質のサブユニットからなる複合体である。^{[ 2 ]}

心筋炎、心筋梗塞、急性冠症候群の管理において、心筋特異的トロポニンIおよびTの測定は診断および予後指標として広く用いられている。^{[ 3 ]}心筋トロポニン（cTn）の血中濃度は、進行中の脳卒中やその他の心筋損傷の診断マーカーとして用いられることがあるが、この測定の感度は低い。^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

トロポニンはタンパク質トロポミオシンに結合しており、筋組織のアクチンフィラメント間の溝に存在します。弛緩した筋肉では、トロポミオシンがミオシン架橋の結合部位をブロックし、収縮を防いでいます。筋細胞が活動電位によって収縮するように刺激されると、筋形質膜のカルシウムチャネルが開き、カルシウムが筋形質に放出されます。このカルシウムの一部がトロポニンに結合し、トロポニンの形状が変化して、アクチンフィラメント上のミオシン結合部位（活性部位）が露出します。ミオシンがアクチンに結合すると架橋が形成され、筋肉の収縮が始まります。^{[ 7 ]}

平滑筋にはトロポニンは存在しない。^{[ 8 ]}

心筋と骨格筋の両方において、筋力の発生は主に細胞内カルシウム濃度の変化によって制御されている。一般的に、カルシウム濃度が上昇すると筋肉は収縮し、カルシウム濃度が低下すると筋肉は弛緩する。

トロポニンは、アクチンやトロポミオシンとともに細いフィラメントの構成要素であり、カルシウムが結合して筋力の発生を引き起こすタンパク質複合体です。トロポニンは、TnC、TnI、TnTの3つのサブユニットからなり、それぞれが力の調節に役割を果たしています。細胞内のカルシウム濃度が静止状態にあるとき、トロポミオシンは、ミオシン（筋肉の太いフィラメントに組織化された分子モーター）が結合して力を発生させる活性アクチン部位を覆っています。カルシウムがTnCのNドメインの特定の部位に結合すると、一連のタンパク質構造変化が起こり、トロポミオシンがアクチン上のミオシン結合部位から転がり、ミオシンが細いフィラメントに結合して力を発生させ、サルコメアを短縮します。

個々のサブユニットは異なる機能を果たします: ^{[ 9 ]}

• トロポニンCはカルシウムイオン（Ca2 ⁺）と結合し、TnIの構造変化を引き起こす。
• トロポニンTはトロポミオシンに結合し、両者を連結させて細いフィラメントとトロポニン-トロポミオシン複合体を形成する。
• トロポニンIは、細い筋フィラメント中のアクチンに結合し、アクチン-トロポミオシン複合体を所定の位置に保持する。また、アクチン-ミオシン複合体のATPase活性を阻害する。

^{心筋トロポニン複合体内部では、分子間の最も強い相互作用は、特にCa 2+}が存在する場合のcTnI–TnC二成分複合体である（K _A = 1.5 × 10 ⁻⁸ M ⁻¹）。^{[ 10 ]} cTnIと複合体を形成するTnCは、cTnI分子のコンフォメーションを変化させ、その表面の一部を遮蔽する。最新のデータによると、cTnIは、TnCとの二成分複合体またはcTnTおよびTnCとの三成分複合体の形で患者の血流中に放出される。^{[ 11 ]} cTnI-TnC複合体の形成は、cTnI分子の安定性を向上させる上で重要なプラスの役割を果たす。遊離状態では極めて不安定なcTnIは、TnCとの複合体または三成分cTnI-cTnT-TnC複合体では著しく優れた安定性を示す。天然複合体中のcTnIの安定性は、精製されたタンパク質の安定性や、精製されたタンパク質から構成される人工トロポニン複合体中のcTnIの安定性よりも有意に優れていることが実証されている。

心筋トロポニンTとIは免疫測定法によって測定される。^{[ 20 ] [ 21 ]}

• 特許規制のため、cTnTは単一の製造業者（ロシュ・ダイアグノスティックス）によって販売されています。
• 多くの診断会社が、さまざまな免疫測定プラットフォームでcTnI免疫測定法を提供している。 ^{[ 21 ] [ 22 ]}

心筋細胞壊死後の心筋トロポニン上昇は2～3時間以内に始まり、約24時間でピークに達し、1～2週間持続する。^{[ 23 ]}

心筋トロポニンIの迅速診断キット（ラテラルフローテスト）が開発されている。より基本的なタイプは定性的なもので、cTnI  >  0.5 ng/Lを検出する。^{[ 24 ]}より高度なタイプでは、比色法、電気化学蛍光法、または磁気検出器を使用して定量的な読み取りが可能になる。^{[ 25 ]}

脊椎動物には 5 つの TNNI グループがあり、そのうち 2 つは TNNI4 と TNNI5 (羊膜類以外の動物にのみ見られる) として知られています。これらは TNNI2 や TNNI3 よりも TNNI1 に似ています。同様に、脊椎動物には 4 つの TNNT グループがあり、TNNT4 (軟骨魚類、条鰭類、肺魚にのみ見られる) が TNNT2 に最もよく似ています。^{[ 14 ]}ほとんどの脊椎動物と一部の非脊椎動物脊索動物では、TNNI 遺伝子と TNNT 遺伝子は互いに隣り合ってペアで出現する傾向があります。脊椎動物の祖先はそのようなペアを 1 つ持っていた可能性が高く、それが脊椎動物の初期進化における 2 回の全ゲノム重複中に 4 つに重複し、TNNT5 は TNNT4 の追加のタンデム重複として生じたと考えられます。^{[ 14 ]}

ほとんどの脊椎動物は心臓でTNNI1および/またはTNNI5を発現するが、成体の四足動物（哺乳類など）はTNNI3を使用する。胚性哺乳類は心臓でTNNI1を使用する。ヒトおよび四足動物全般において、TNNI3はN末端伸長部を持つ点で他のTnI遺伝子と異なる。軟骨魚類、非硬骨魚類条鰭類、および肉鰭類のTNNI5には、非常に類似した伸長部が見られる。条鰭類はTNNI3を全く持たない。TNNI1をTNNI3に置き換えると、アシドーシスに対する耐性が向上する可能性がある。^{[ 14 ]}

TNNIとTNNTの類似性を考慮すると、この遺伝子ペアはさらに古いタンデム重複イベントの結果である可能性がある。^{[ 49 ]}もしそうであれば、トロポニンの3つのサブユニットすべてをコードする遺伝子が刺胞動物門（または同等に、すべての左右相称動物門）を除くすべての無脊椎動物門で見つかっていることから、このような重複は動物の進化の初期（7億年以上前）に起こったに違いない。祖先遺伝子ペアはTNNI2-TNNT3に最もよく似ていた。^{[ 50 ]}

• カルシウム結合タンパク質
• トロポニンC
• トロポニンI
• トロポニンT

• 米国国立医学図書館の医学主題見出し（MeSH）におけるトロポニン
• トロポニン検査オンライン