Desminul este o proteină de filament intermediar situată în apropierea liniei Z în sarcomere . A fost obținut în forma sa pură în 1977, gena responsabilă pentru aceasta a fost identificată în 1989, iar primul șoarece knockout cu o genă desmin dezactivată a fost creat în 1996 [1] . Desminul se găsește numai la vertebrate. Cu toate acestea, proteine omoloage au fost găsite în multe organisme. [2] Este o proteină de 52 kDa care acționează ca o subunitate în filamentul intermediar al țesuturilor musculare scheletice , netede și cardiace . [3]
Funcția desminei a fost studiată la șoarecii șterse cu gene, dar mecanismul care stă la baza funcționării sale nu a fost încă descifrat. Șoarecii fără desmină se dezvoltă normal și abia mai târziu dezvoltă defecte. Poate că acesta este rezultatul interacțiunii cu alte proteine și nu absența desminei în sine. Sunt necesare mai multe cercetări asupra modului în care desmina este exprimată și interacționează cu alte proteine din celula musculară pentru a determina funcția sa precisă.
Desminul este unul dintre cei mai timpurii „markeri” proteici ai celulelor musculare în embriogeneză , așa cum se găsește în mioblastele somite . Deși este prezent în celulă deja în stadiile incipiente de dezvoltare, este exprimat slab și este exprimat mai puternic pe măsură ce celula se apropie de diferențierea completă. După ce celula musculară s-a dezvoltat complet, în ea este prezentă doar desmină din proteinele filamentelor intermediare. O proteină similară, vimentina , este abundentă în timpul embriogenezei, în timp ce desmina este abundentă după diferențiere. Pe baza acestui fapt, se poate presupune că interacțiunile au loc între aceste două proteine într-o celulă în curs de dezvoltare. Atâta timp cât desmina este prezentă la concentrație scăzută (în timpul diferențierii), o altă proteină poate acționa ca desmină; aparent, acest lucru are loc în stadiile incipiente de dezvoltare, dar nu și în cele ulterioare. [patru]
Desmina din celulele musculare conectează multe componente ale citoplasmei . Sarcomerul este o componentă a unei celule musculare, constând din filamente și proteine motorii miozinei , care permite celulei să se contracte. Desminul formează o schelă în jurul discului Z al sarcomerului și atașează discul Z de citoscheletul submembranar (porțiunea citoplasmatică a membranei celulei musculare). [5] . Leagă miofibrilele adiacente prin conectarea discurilor Z. [2] Prin contactul său cu sarcomerul, desminul atașează aparatul contractil de nucleul celular , mitocondriile și locurile postsinaptice. Aceste contacte mențin integritatea structurală și mecanică a celulei în timpul contracției , ajutând în același timp la transmiterea forței și la suportarea sarcinii longitudinale. [6] Există dovezi că desmina poate lega, de asemenea, sarcomere de matricea extracelulară (ECM) prin hemidesmozomi , care pot fi importante în semnalizarea dintre EC și sarcomere care pot regla contracția și mișcarea mușchilor.
În cele din urmă, desmina poate fi importantă în funcția mitocondrială. Când desminul nu funcționează corespunzător, distribuția, numărul, structura și funcția mitocondriilor sunt perturbate. [7] Atâta timp cât desmina se leagă de mitocondrii și sarcomere, este posibil să se transmită informații despre contracția și cerințele energetice și, prin urmare, reglarea nivelului de respirație al celulei musculare.
Când gena responsabilă pentru desmin este dezactivată, aceasta nu mai poate funcționa corect. Șoarecii cu o genă dezactivată pentru desmină se dezvoltă normal și se pot reproduce, dar la scurt timp după naștere încep să prezinte defecte ale mușchiului scheletic, neted și cardiac; afectate, în special, diafragma și inima. Șoarecii fără desmină sunt mai slabi și mai puțin rezistenți decât șoarecii normali, iar fibrele musculare sunt mai predispuse să fie deteriorate în timpul contracției (probabil pentru că desminul este responsabil pentru conectarea miofibrilelor și fibrelor musculare). Șoarecii care nu au desmină au și funcția mitocondrială afectată.
Miopatia asociată desminului ( MSD , sau desminopatia ) este un tip de miopatii miofibrilare și rezultă dintr-o mutație a genei desmin care împiedică formarea filamentului [2] . Sarcomerele devin neuniforme, ceea ce duce la o nepotrivire în activitatea fibrelor musculare. Această mutație duce, de asemenea, la moartea celulelor musculare prin apoptoză și necroză . Funcția celulelor musculare poate fi afectată, deoarece agregatele de desmină pot perturba alte structuri de filament și/sau pot afecta funcțiile celulare. [7]
Desminopatia este o boală foarte rară, iar până în prezent doar 60 de pacienți au fost diagnosticați cu ea [7] ; cu toate acestea, este puțin probabil ca acest număr să fie exact din cauza erorilor de diagnosticare. Simptomele obișnuite ale bolii sunt slăbiciune și atrofie a mușchilor distali ai extremităților inferioare, care se extinde la brațe și mâini, apoi la trunchi, gât și față. Aceasta este adesea urmată de insuficiență respiratorie.
Există trei tipuri principale de moștenire a acestei boli: autosomal dominant, autosomal recesiv și de novo. Cea mai severă formă este autosomal recesivă și are, de asemenea, un debut precoce. [7] De obicei afectează toate cele trei tipuri de țesuturi musculare și duce la insuficiență cardiacă și respiratorie, precum și la obstrucție intestinală. [7] Moștenirea autozomal dominantă are un debut mai târziu și o progresie lentă. De obicei această specie afectează doar unul sau două tipuri de țesut muscular [7] . Boala de novo apare atunci când apar noi mutații pe care o persoană nu le-a moștenit de la niciunul dintre părinți. Această formă are o gamă largă de simptome și variază în funcție de mutațiile care au apărut. [7] În prezent, nu există un tratament pentru această boală, dar este disponibil un tratament pentru ameliorarea simptomelor.
Această proteină are trei domenii principale: un miez elicoidal alfa, un cap elicoidal alfa și o coadă la capătul C-terminal. Desmin, ca toate filamentele intermediare, nu are polaritate atunci când este asamblat. Regiunea tulpină este formată din 308 aminoacizi cu dimeri alfa-bicoil paraleli și trei locuri în care această structură este întreruptă. Tija se conectează la zona capului. Cei 84 de aminoacizi conținuți în cap cu o cantitate mare de arginină, serină și reziduuri aromatice joacă un rol important în asamblarea filamentelor și interacțiunea interdimerică. Regiunea cozii asigură integrarea filamentelor și interacțiunile cu alte proteine și organite.
S-a descoperit că desminul interacționează cu desmoplakin . [opt]