Модуляция миозина сердечным миозинсвязывающим белком

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 4337 (2022) Цитировать эту статью

2305 Доступов

1 Цитаты

Подробности о метриках

Сердечный миозин-связывающий белок-C (cMyBP-C) является важным регулятором функции саркомеров. Снижение фосфорилирования cMyBP-C связано с нарушением сократимости у пациентов с сердечной недостаточностью. Здесь мы использовали ранее опубликованные пептиды cMyBP-C 302A и 302S, заменители серина 302 регуляторного сайта фосфорилирования, в качестве инструмента для определения эффектов модуляции состояния дефосфорилирования cMyBP-C на сокращение и расслабление сердца при экспериментальной сердечной недостаточности (HF). ) модели in vitro. Оба пептида увеличивали сократимость папиллярных мышечных волокон, выделенных из мышиной модели, конститутивно экспрессирующей фосфоабляцию cMyBP-C (cMyBP-CAAA). Пептид 302А, в частности, может также улучшить скорость восстановления силы (ktr) в папиллярных мышечных волокнах мышей cMyBP-CAAA (нефосфорилированные аланины). В соответствии с приведенными выше выводами, оба пептида повышали уровень АТФазы в миофибриллах, выделенных от крыс с инфарктом миокарда (ИМ), но не от ложных крыс. Кроме того, в мышиной модели cMyBP-CAAA оба пептида улучшали скорость гидролиза АТФазы. Эти изменения не наблюдались у нетрансгенных (NTG) мышей или ложных крыс, что указывает на специфические эффекты этих пептидов в регуляции состояния дефосфорилирования cMyBP-C в патологических условиях СН. В совокупности эти исследования демонстрируют, что модуляция состояния дефосфорилирования cMyBP-C может быть терапевтическим подходом для улучшения функции миозина, сократимости и расслабления саркомера после неблагоприятного сердечного события. Таким образом, воздействие на cMyBP-C потенциально может улучшить общую работу сердца в качестве дополнения к препаратам стандартной терапии у пациентов с СН.

Сердечный миозин-связывающий белок-C (cMyBP-C) представляет собой саркомерный белок с толстыми нитями массой 140 кДа, который равномерно локализуется в зоне C саркомера и регулирует структуру и функцию саркомера в сердце1,2. Регуляция cMyBP-C возникает за счет трех сайтов фосфорилирования в М-домене и взаимодействия его N-концевой области как с миозином, так и с актином3,4. Хотя cMyBP-C сильно фосфорилируется в нормальных физиологических условиях, уровни его фосфорилирования падают при болезненных состояниях5. Это можно наблюдать как на доклинических моделях сердечной недостаточности (СН), так и клинически у пациентов с гипертрофической кардиомиопатией (ГКМП), СН или фибрилляцией предсердий6. Несмотря на явные преимущества воздействия на cMyBP-C, в настоящее время не существует препарата, способного напрямую модифицировать дефосфорилированный cMyBP-C для улучшения сердечной функции.

Белки cMyBP-C человека и мыши имеют три основных сайта фосфорилирования, всего более 17 сайтов7,8. Они расположены в М-домене на N-конце молекулы и отсутствуют в изоформе9 скелетных мышц. Область N-конца связывается с сегментом S2 миозина, близко к домену плеча рычага10,11. Это взаимодействие может динамически регулироваться фосфорилированием/дефосфорилированием cMyBP-C. В физиологических условиях фосфорилированный cMyBP-C способствует активации перекрестного цикла, связывая толстые и тонкие саркомерные филаменты12. Однако когда cMyBP-C дефосфорилируется при болезненных состояниях, он сильно взаимодействует с миозином, тем самым предотвращая его силовое взаимодействие с актином13,14,15. Аналогично, каталитическое расщепление N-концевой области cMyBP-C во время ИМ уменьшает количество сайтов фосфорилирования, что приводит к снижению сократимости и функции сердца16.

Предыдущие исследования определили необходимость и достаточность фосфорилирования cMyBP-C для регуляции нормальной сердечной функции17,18,19,20. В этих исследованиях использовались кардиоспецифичные трансгенные (TG) мыши, экспрессирующие фосфоаблированный cMyBP-C по сайтам Ser-273-Ala/Ser-282-Ala/Ser-302-Ala (ААА) или фосфомиметический cMyBP-C по Ser-273-Ala/Ser-282-Ala/Ser-302-Ala сайтам (ААА) 273-Asp/Ser-282-Asp/Ser-302-Asp (DDD) по сравнению с нетрансгенными (NTG) контрольными мышами. Таким образом, чтобы терапевтически нацелить cMyBP-C на улучшение сердечной функции после неблагоприятного сердечного события, мы использовали доклинические модели, как сообщается в литературе. В первой модели все три сайта фосфорилирования серина (273, 282 и 302) были мутированы на нефосфорилируемые аланины (ААА)18. В другой модели они были мутированы в фосфоромиметические аспарагиновые кислоты (DDD)19, чтобы имитировать физиологическое состояние сердца. Замена AAA приводила к угнетению сердечной функции, так что белок не мог спасти нулевой фенотип cMyBP-C18, в то время как замена DDD была способна спасти нулевой фенотип cMyBP-C19. Трансгенные мыши, экспрессирующие cMyBP-C дикого типа, служили контролем NTG.