Desmin er et mellemliggende filamentprotein beliggende nær Z-linjen i sarkomerer . Det blev opnået i sin rene form i 1977, det gen , der var ansvarligt for det, blev identificeret i 1989, og den første knockout-mus med et deaktiveret desmin-gen blev skabt i 1996 [1] . Desmin findes kun hos hvirveldyr. Imidlertid er homologe proteiner blevet fundet i mange organismer. [2] Det er et 52 kDa protein, der fungerer som en underenhed i det mellemliggende filament af skelet- , glat- og hjertemuskelvæv . [3]
Funktionen af desmin er blevet undersøgt i gen-deletede mus, men den mekanisme, der ligger til grund for dens drift, er endnu ikke blevet dechifreret. Mus uden desmin udvikler sig normalt og udvikler først senere defekter. Måske er dette resultatet af interaktion med andre proteiner, og ikke fraværet af selve desmin. Der er behov for mere forskning i, hvordan desmin udtrykkes og interagerer med andre proteiner i muskelcellen for at bestemme dens præcise funktion.
Desmin er en af de tidligste protein-"markører" af muskelceller i embryogenese , da det findes i somite myoblaster . Selvom det er til stede i cellen allerede i de tidlige udviklingsstadier, udtrykkes det svagt og udtrykkes stærkere, når cellen nærmer sig fuld differentiering. Efter at muskelcellen har udviklet sig fuldstændigt, er der kun desmin til stede i den fra proteinerne i de mellemliggende filamenter. Et lignende protein, vimentin , er rigeligt under embryogenese, mens desmin er rigeligt efter differentiering. Ud fra dette kan det antages, at der sker interaktioner mellem disse to proteiner i en celle under udvikling. Så længe desmin er til stede i lav koncentration (under differentiering), kan et andet protein fungere som desmin; tilsyneladende finder dette sted i de tidlige udviklingsstadier, men ikke i de senere. [fire]
Desmin i muskelceller forbinder mange komponenter i cytoplasmaet . Sarcomere er en komponent i en muskelcelle, bestående af filamenter og myosin motorproteiner , som tillader cellen at trække sig sammen. Desmin danner et stillads omkring sarcomerens Z-skive og fastgør Z-skiven til det submembrane cytoskelet (den cytoplasmatiske del af muskelcellemembranen). [5] . Den forbinder tilstødende myofibriller ved at forbinde Z-diskene. [2] Gennem sin kontakt med sarcomeren, binder desmin det kontraktile apparat til cellekernen , mitokondrier og postsynaptiske steder. Disse kontakter opretholder cellens strukturelle og mekaniske integritet under sammentrækning , mens de hjælper med kraftoverførsel og langsgående belastningsbæring. [6] Der er evidens for, at desmin også kan binde sarkomerer til den ekstracellulære matrix (ECM) via hemidesmosomer , hvilket kan være vigtigt i signalering mellem EC'er og sarkomerer, der kan regulere muskelsammentrækning og bevægelse.
Endelig kan desmin være vigtig i mitokondriefunktionen. Når desmin ikke fungerer korrekt, forstyrres mitokondriernes fordeling, antal, struktur og funktion. [7] Så længe desmin binder mitokondrier og sarkomerer, er det muligt at overføre information om kontraktion og energibehov , og derfor regulering af muskelcellens respirationsniveau .
Når genet, der er ansvarligt for desmin, er deaktiveret, er det ikke længere i stand til at fungere korrekt. Mus med et deaktiveret gen for desmin udvikler sig normalt og kan formere sig, men kort efter fødslen begynder de at vise defekter i skelet-, glat- og hjertemuskulatur; påvirket især mellemgulvet og hjertet. Mus uden desmin er svagere og mindre udholdende end normale mus, og muskelfibre er mere tilbøjelige til at blive beskadiget under sammentrækning (sandsynligvis fordi desmin er ansvarlig for at forbinde myofibriller og muskelfibre). Mus, der mangler desmin, har også nedsat mitokondriefunktion.
Desmin - associeret myopati ( MSD eller desminopati ) er en type myofibrillære myopatier og skyldes en mutation i desmin-genet, der forhindrer filamentdannelse [2] . Sarkomerer bliver ujævne, hvilket fører til et misforhold i muskelfibrenes arbejde. Denne mutation fører også til muskelcelledød gennem apoptose og nekrose . Muskelcellefunktionen kan være svækket, da desmin-aggregater kan forstyrre andre filamentstrukturer og/eller forringe cellulære funktioner. [7]
Desminopati er en meget sjælden sygdom, og til dato er kun 60 patienter blevet diagnosticeret med den [7] ; det er dog usandsynligt, at dette tal er nøjagtigt på grund af fejl i diagnosen. De sædvanlige symptomer på sygdommen er svaghed og atrofi af de distale muskler i underekstremiteterne, som spredes til arme og hænder, derefter til krop, nakke og ansigt. Dette efterfølges ofte af respirationssvigt.
Der er tre hovedtyper af arv af denne sygdom: autosomal dominant, autosomal recessiv og de novo. Den mest alvorlige form er autosomal recessiv , og den har også en tidlig debut. [7] Det påvirker normalt alle tre typer muskelvæv og fører til hjerte- og åndedrætssvigt, samt tarmobstruktion. [7] Autosomal dominant nedarvning har en senere indtræden og langsom progression. Normalt påvirker denne art kun en eller to typer muskelvæv [7] . De novo sygdom opstår, når der opstår nye mutationer, som en person ikke har arvet fra nogen af forældrene. Denne form har en bred vifte af symptomer og varierer afhængigt af de mutationer, der er opstået. [7] Der er i øjeblikket ingen kur mod denne sygdom, men behandling er tilgængelig for at lindre symptomer.
Dette protein har tre hoveddomæner: en alfa-spiralformet kerne, et alfa-spiralformet hoved og en hale ved C-terminalen. Desmin har, som alle mellemliggende filamenter, ingen polaritet, når den er samlet. Stængelregionen består af 308 aminosyrer med parallelle alpha-bicoil dimerer og tre steder, hvor denne struktur er afbrudt. Stangen forbinder til hovedområdet. De 84 aminosyrer indeholdt i hovedet med en stor mængde arginin, serin og aromatiske rester spiller en vigtig rolle i samlingen af filamenter og interdimer interaktion. Haleregionen giver integration af filamenter og interaktioner med andre proteiner og organeller.
Desmin har vist sig at interagere med desmoplakin . [otte]