Skip to content

Dynamiczna dystrybucja kalpainy specyficznej dla mięśni u myszy odgrywa kluczową rolę w adaptacji stresu fizycznego i jest upośledzona w dystrofii mięśniowej

1 miesiąc ago

834 words

Dystrofia mięśniowa kończyny dolnej typu 2A (LGMD2A) jest chorobą genetyczną spowodowaną przez mutacje w genie kalpainy 3 (CAPN3), która koduje specyficzną dla mięśni szkieletu kalpainę, kalpainę 3 (znaną również jako p94). Jednak dokładny mechanizm działania p94 w patogenezie tej choroby pozostaje niejasny. Tutaj, stosując myszy knockin p94 (określane tutaj jako myszy p94KI), w których endogenne p94 zastąpiono proteolitycznie nieaktywnym, ale strukturalnie nieuszkodzonym zmutowanym białkiem p94: C129S, wykazaliśmy, że zależny od rozciągania rozkład p94 w sarkomerów odgrywa kluczową rolę w patogenezie LGMD2A. Myszy p94KI rozwinęły postępującą dystrofię mięśniową, którą zaostrzyły ćwiczenia. Zwyrodnienie mięśni wywołane wysiłkiem u myszy p94KI było związane z nieefektywną redystrybucją p94: C129S w rozciągniętych sarkomerów. Co więcej, myszy p94KI wykazywały zaburzoną adaptację do stresu fizycznego, któremu towarzyszyło zaburzone zwiększenie aktywności białka-2 powtórzenia ankirynowego mięśni i hsp po wysiłku. Odkrycia te wskazują, że wywołana przez rozciąganie dynamiczna redystrybucja p94 zależy od jego aktywności proteazowej i jest niezbędna do ochrony mięśnia przed degeneracją, szczególnie w warunkach stresu fizycznego. Co więcej, nasze dane dostarczają bezpośrednich dowodów na to, że utrata aktywności proteazy p94 może skutkować LGMD2A i wglądem molekularnym w to, jak to może wystąpić. Wprowadzenie Dystrofia mięśni kończyn dolnych (LGMD) jest genetycznie heterogenną grupą zaburzeń obejmujących postępujące osłabienie mięśni i atrofię mięśni tułowia i proksymalnej kończyny, podwyższony poziom kinazy kreatynowej (CK) i zmiany dystroficzne widoczne w sekcjach biopsji mięśni (1. 4). Do dnia dzisiejszego stwierdzono 452 różne mutacje patogenne genu CAPN3, które kodują p94 / kalpainę 3 u pacjentów LGMD2A (5, 6). p94 jest członkiem rodziny Calpain, która składa się z żądanych przez Ca2 + wewnątrzkomórkowych proteaz cysteinowych, które rozszczepiają swoje substraty w kilku specyficznych miejscach w celu modulowania funkcji substratu (7, 8). Mutacje genu CAPN3 kodującego p94 są rozmieszczone na całej długości produktu genu i obejmują mutacje missense, nonsense, frame-shift i deletion (3, 6, 9. 11). Te wyniki, jak również badania myszy p94 Tg (12) i KO (13, 14), wskazują, że p94 odgrywa zasadniczą rolę (y) w mięśniu szkieletowym. Jednak dokładny mechanizm, dzięki któremu różnorodne mutacje p94 przyczyniają się do patologii LGMD2A, jest nadal w dużej mierze nieznany. W miofibryli p94 bezpośrednio wchodzi w interakcję z łącznicą / titiną w regionach M i N2A (15), gdzie liczne kompleksy białkowe wykorzystują connectin / titin jako formę szkieletu. Uważa się, że te kompleksy wiążą się z systemami transdukcji sygnału myofibrylarnego (16). W regionie N2A łącznika / titiny, miejsce wiązania dla białek z powtarzającymi mięśniami ankyrynowymi (MARP), które są białkami regulatorowymi transkrypcji stresowej odpowiedzi, pokrywa się z tym dla p94, a MARP2 / Ankrd2 jest proteolizowane przez p94 z pomocą strukturalną łącznika. / titina, która może modulować zależne od stresu przekazywanie sygnału (17,18). Nasze poprzednie badanie in vitro pokazało, że p94 przesuwa swoje położenie od linii M do regionu N2A po wydłużeniu sarcomere, co sugeruje, że p94 działa jako czujnik długości sarkomeru we współpracy z connectin / titin (19), aby pośredniczyć w transdukcji sygnału w reakcja na stres zewnętrzny. W tym przypadku postawiliśmy hipotezę, że aktywność proteazy p94 ma zasadnicze znaczenie dla szlaku przekazywania sygnałów, dzięki któremu mięśnie dostosowują się do stresu fizycznego, którego zakłócenie prowadzi do LGMD2A. Aby przetestować tę hipotezę, wytworzyliśmy myszy knockin p94: C129S (p94KI), które wyrażają nieaktywny proteazą mutant p94 zamiast WT p94. Myszy p94KI, w przeciwieństwie do konwencjonalnych myszy KO (p94KO), wykazują ekspresję białka p94: C129S o nienaruszonej strukturze pod kontrolą endogennego promotora p94. Myszy p94KI wykazywały fenotypy MD, które zaostrzyły się podczas ćwiczeń. Co ważne, nasze wyniki pokazały, że aktywność proteazy p94 przyczyniła się do dynamicznej zmiany w rozkładzie p94 w miocytach w odpowiedzi na warunki sarcomere, a jego utrata osłabiła szlak stres-odpowiedź z udziałem MARP i hsp. Tak więc nasza mysz p94KI umożliwiła nam ocenę utraty funkcji proteazy p94 w mięśniach szkieletowych bez nakładania się potencjalnych defektów strukturalnych i dostarczyła dowodów łączących dysfunkcję p94 z patologicznym mechanizmem LGMD2A. Wyniki myszy p94KI wykazywały postępującą degenerację / regenerację mięśni podczas starzenia. Aby poradzić sobie z rolą p94 w patogenezie LGMD2A, stworzyliśmy myszy, które wyrażały p94: C129S zamiast WT p94 (Suplementowa Figura 1, materiał uzupełniający dostępny online z tym artykułem; doi: 10.1172 / JCI40658DS1)
[patrz też: zielnik hodowcy, projekt ustawy o zdrowiu publicznym, dieta po operacji ginekologicznej ]
[hasła pokrewne: zaburzenia afektywne dwubiegunowe, jak dobrze wypaść na rozmowie o pracę, szpital okulistyczny poznań ]