Tendomodulin, znan i kao tendin, miodulin, Tnmd ili TeM, jest protein koji je kodiran gen TNMD. Neovisno su ga otkrili Brandau i Shukunami 2001., kao gen koji dijeli veliku sličnost s već poznatim hondromodulinom-1 (Chm1). To je genetički marker specifičan za tetivu, važan za sazrijevanje tetiva, s ključnim implikacijama na preostale matične/progenacijske ćelije tetiva (TSPC), kao i za regulaciju migracije endotelnih ćelija u chordae tendineae cordis u srcu i u eksperimentalnim modelima tumora. Vrlo je izražen u tetivama, objašnjavajući porijeklo njegovog imena i ustanovljavanja kao marker gena za tetivne i ligamentne loze.
Struktura gena i proteina TNMD pripada novoj porodici transmembranskog tipa glikoproteina. Gen je lokaliziran na X hromosomu i čini otprilike 1,4 kb transkripta i predviđenim proteinom koji se sastoji od 317 aminokiselina. Gen se sastoji od sedam egzona. Drugi egzon kodira transmembranski domen (aminokiselinski položaj 31-49) i nema signalni peptid. TNMD sadrži navodnu sekvencu prepoznavanja proteaze (Arg-Xxx-Xxx-Arg) identificiranu na položaju 233-236. Za razliku od hondromodulina-1, TNMD nema signal za obradu furin-proteaze. Vanćelijski dio, prije navodnog mjesta cijepanja, sadrži BRICHOS vanćelijski domen, koji se nalazi i u nekoliko drugih nepovezanih proteina. Ovaj domen sastoji se od homologne sekvence sa približno 100 aminokiselina, koja sadrži par konzerviranih ostataka cisteina. Sugerira se da BRICHOS sudjeluje u post-translacijskoj obradi proteina, ali tačna funkcija ostaje nejasna. TNMD sadrži dva N-glikolizacijska mjesta na položajima 94 i 180. Analize proteina u očnom i parodontnom ligamentu otkrile su protein TNMD pune dužine, kao dvostruki pojas od 40 i 45 kDa. Eksperimentalno je dokazano da opseg od 45 kDa odgovara glikoziliranom TNMD-u, dok je od 40 kDa neglikozilirani TNMD. Posljednji egzon TNMD gena kodira konzervirani C-krajnji cistein-bogati domen, koji čini dio proteina sanajviše sličnosti s hondromodulinom-I (77% sličnosti / 66% identiteta). Ovaj domen sadrži C-krajev hidrofobni rep sa osam Cys ostataka, koji formiraju četiri mostova disulfida, dobro konzervirana kod kičmenjaka. Pokazalo se da manja ciklična struktura koja nastaje jednim disulfidnim mostom Cys280-Cys292 u TNMD-u ima anti-angiogenu funkciju, dok se nagađa da su preostala tri disulfidna mosta zadržala ovu cikličku strukturu i C-terminalni hidrofobni rep međusobno odvojene, kako bi se izbjeglo stvaranje unutarmolekulskih agregata. U određenim tetivnim tkivima kao što je Ahilova i chordae tendineae cordis, otkriveno je da je C-krajev dio TNMD otcijepljen sa 16 kDa u kolagenom vanćelijskom matriksu.
Obrazac ekspresije TNMD je visoko izražen na nivou prenosnika i proteina u tetivama i ligamentima, ali je pronađen i u drugim tkivima.
U razvoju tetiva prvi signali su uočljivi već u E9.5, ali pojačano regulirano od E14.5 nadalje, označavajući diferencirani stadij tetivnih progenitora. Parodontni ligamenti miša pokazali su ekspresiju proteina tenomodulina u 3. i 4. postnatalnoj sedmici, u vremenskom periodu koji odgovara molarnim eruptivnim i post-eruptivnim fazama kada zubi postanu funkcionalni. Ostala tetivna tkiva, za koja je poznato da eksprimiraju Tnmd, su dijafragma i chordae tendineae cordis. Masseterov mišić razdvojen je laminskom strukturom, za koju je pokazano da podiže Tnmd iRNK u mišjim embrionima između E12,5 i E17,5, koja se dalje smanjivala nakon rođenja. Epimizij skeletnih mišića je takođe pozitivan na TNMD. Tnmd iRNK otkrivena je u očima, tačnije u sklerokornei, tetivi vanočnog mišića i sloju ćelija mrežnjačine ganglije, vlakana očnog sočiva, ćelijama unutrašnjeg jedarnog sloja i pigmentnom epitelu. Tnmd iRNK otkrivena je u koži miša na E15.5 i u potkožnom masnom tkivu ljudi i adipocitima. hibridizacija n situ otkrila je ekspresiju Tnmd u različitim dijelovima odraslog mišjeg mozga kao što su dentatni girus, CA regije hipokampusa, neuroni u cerebralnim jezgrima, malog mozga, Purkinjeovim i neuronskim ćelijama u jezgri malog mozga. Kondilusna hrskavica donje vilice pacova pozitivna je na iRNK Tnmd-a, u toku jedne sedmice i smanjena je nakon pet sedmica .
Putativni signalni put Pretpostavljeni signalni put TNMD-a uglavnom je nepoznat zbog neidentificiranih partnera sa direktnim vezanjem. Mnogi nokaut mišji modeli sa fenotipovima tetiva pomogli su u razumijevanju koji uzvodni faktori ili putevi utiču na ekspresiju Tnmd-a. Slično tome, generacija modela nokaut miša Tnmd omogućila je sugeriranje mogućih efektora. Važno je naglasiti da većina studija u nastavku pokazuje korelaciju između ekspresije ili funkcije Tnmd-a s drugim genima, a ne izravnu vezu u zajedničkoj signalnoj kaskadi. Što se tiče uzlaznih regulatora ekspresije Tnmd-a, opis linije nokaut miša scleraxis (Scx) sugerira da Scx može direktno upravljati transkripcijom Tnmd-a, jer je uklanjanje Scx dovelo do potpune eliminacije ekspresijeTnmd-a . Prekomerna ekspresija skleraksije je u kultiviranim tenocitima ili u mezenhimskim matičnim ćelijama koje značajno povećavaju ekspresiju Tnmd-a. Delecija miostatina kod miševa rezultirala je paralelnim smanjenjem nivoa Scx i Tnmd-ne iRNK , dok je stimulacija fibroblasta miostatinom dovela do njihove regulacije, što sugerira miostatin kao uzvodni faktor u Tnmd-ovom putu. Transkripcijski faktori Egr1 / 2 mogu inducirati ekspresiju Scx i gena za kolagen I, pa bi bilo zanimljivo istražiti može li Egr1 ili 2 uticati i na ekspresiju Tnmd-a. Odsustvo gena Mohawk (Mkx) dovelo je do značajno niže ekspresije Tnmd-a kao i kolagena I i fibromodulina. Značajan gubitak Tnmd-a bio je primjetan u Mkx nokautima na E16.5, dok je ekspresija Scx nepromijenjena , što sugerira da Mkx također može direktno uticati na ekspresiju Tnmd-a. Aktivacija signalnog puta Wnt/β-katenina u matičnim ćelijama izvedenim iz koštane srži, rezultirala je regulacijom Tnmd-a. Na ekspresiju Scx i Mkx nisu uticali, što ukazuje da na signalizacija Wnt/β-katenina djeluje neovisno od ovih faktora transkripcije.
Što se tiče nizvodnih faktora, model nokaut miša za Tnmd predložio je korelaciju sa kolagenom I, na osnovu uočene abnormalne filarigeneze kolagena koja rezultira patološki debljim vlaknima. Niža ćelijska gustina i proliferacija u mutantne tetive, kao i smanjeno samoobnavljanje i ranije starenje ćelijske / progenitorne ćelije tetive s nedostatkom Tnmd-a, povezano sa smanjenjem regulacije proliferacijskog markera Cyclin D1 i regulacijom senescentnog markera p53. A study analysing ruptures of human chordae tendineae cordis revealed loss of Tnmd expression in the affected area coupled with upregulation of VEGF-A and MMP1, 2 and 13.
Funkcija i korelacijske bolesti U posljednjoj deceniji napravljena su velika otkrića u razumijevanju uloge TNMD-a u tetivama i drugim tkivima i ćelijama. Tačne TNMD funkcije variraju ovisno o tipu ćelije i tkiva i u velikoj mjeri još uvijek nisu u potpunosti dešifrirane. I dalje je nejasno koliko tačno TNMD doprinosi patofiziologiji nekih koreliranih bolesti.
Pokazuje se da u tetivama ima korisne funkcije za održavanje tkiva, jer njegov gubitak rezultira preuranjenim starenjem tetiva karakteriziranim neuređenom filarigenezom kolagena i smanjenom gustinom i proliferacijom ćelija. Tnmd djeluje pozitivno na matičnim/progenitornim ćelijama izvedenim iz tetiva, podržavajući samoobnavljanje i sprečavajući starenje, akcije u kojima je dovoljan samo domena C-kraja, bogat cisteinom. Prve studije o ekspresiji Tnmd tokom zacjeljivanjanja tetive sugeriralo je ulogu koja ovisi o vremenu, koju treba dalje razjasniti. U parodontnim ligamentima, koji posreduju u vezi zuba sa viličnim kostima, Tnmd doprinosi pravilnoj adheziji fibroblasta. U tetivnim strukturama chordae tendineae cordis, koje povezuju papilarni mišić sa atrioventrikulskim zaliscima u srcu, lokalno odsustvo Tnmd-a dovodi do pojačane angiogeneze, proizvodnje VEGF-A i aktivacije MMP-a. Nakon toga slijede rupture kordisa koje mogu uzrokovati mitralnu regurgitaciju i bolesti srčanih zalistaka. S obzirom na antiangiogenu funkciju Tnmd-a in vivo, tokom razvoja tetiva i mrežnjače u modelu nokaut miša nisu otkrivene veće abnormalnosti u formiranju i gustoći krvnih žila. Studija s rekombinantnim tenomodulinom pokazala je učinak obliteracijskog suda na mrežnjači, kada se ubrizga u staklasto tijelo in vivo. U ektopijskim modelima tumora in vivo, inducirana ekspresija TNMD u mišjim melanomskim ćelijama rezultirala je supresijom rasta tumora, zbog smanjene gustine krvnih sudova. Transdukcija TNMD-a u ljudskim endotelnim ćelijama mrežnjače i pupčane vene rezultirala je smanjenom proliferacijom ili migracijom. Višestruka istraživanja fenotipizacije ćelija nakon prekomjerne ekspresije gena, stimulacije faktorima rasta ili mehaničkog stresa, tkivnog inženjerstva i procjene biomaterijala, koriste ekspresiju Tnmd-a kao marker za tendinozne i ligamentne ćelijske loze. Istraživanje provedeno na jednonukleotidnom polimorfizmu na genomskom nivou pokazalo je zanimljive korelacije između Tnmd-a i raznih bolesti, kao što su gojaznost, tip 2 dijabetesa, metabolički sindrom, Alzheimerova bolest i starosna degeneracija makule. Još uvijek je nepoznato kako tačno ovi SNP-ovi utiču na transkripciju Tnmd, preradu ili aminokiselinsku sekvencu proteina. Jaka korelacija između ekspresije iRNK Tnmd-a i progresije nekoliko bolesti poput gojaznosti, metaboličkog sindroma i juvenilnog dermatomiozitisa kako je prikazan. Općenito, u svim tim slučajevima viši nivoi tenomodulina odgovarali su uznapredovalom stanju bolesti.
Reference
Kategorija:Ljudski proteini Kategorija:Geni na hromosomu X Kategorija:Citogenetika