Белки с мутациями влияют на развитие тяжелых заболеваний человеческих мышц

Ученые исследовали механизмы, связанные с возникновением группы серьезных нервно-мышечных заболеваний — миопатий. Работа поможет искать новые мишени для лечения подобных недугов. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ). Статья с результатами работы опубликована в журнале Biochemical and Biophysical Research Communications.

Миопатии возникают из-за того, что нарушается функционирования мыше вплоть до того, что они не могут сокращаться. Эти заболевания могут быть как наследственными, так и приобретенными.

Мышечные волокна сокращаются благодаря тому, что два белка: миозин и актин — взаимодействуют с АТФ (аденозинтрифосфорная кислота — молекула, которая переносит энергию внутри человеческого организма). Эти белки формируют нити, располагающиеся параллельно друг другу. Актиновые нити закреплены специальными белками в Z-дисках, которые ограничивают структурную единицу мышечного волокна (саркомер) с обеих сторон.

Сокращение мышцы происходит таким образом: нити миозина, занимающие центральную часть саркомера, взаимодействуют с нитями актина, они перекрывают друг друга. Благодаря этому Z-диски сближаются, и длина саркомера становится меньше. Сигналом к запуску этого механизма служит то, что в цитоплазме мышечного волокна повышается концентрация ионов кальция. Это обеспечивает встроенный в актиновые нити комплекс, который включает в себя два белка: тропонин и тропомиозин. Ученые ранее установили, что миопатия тесно связана с мутациями как в структурных, так и в регуляторных белках мышечного волокна.

В новой работе ученые из Института цитологии (ИНЦ) РАН, Санкт-Петербургского государственного университета и Оксфордского университета выявили некоторые особенности того, как функционирует тропомиозин с различными мутациями, которые характерны для ряда наследственных миопатий. Из-за того, что в актиновых нитях появляются мутантные формы тропомиозина, изменяется чувствительность саркомера к ионам кальция, вследствие чего нарушается регуляция мышечного сокращения. Чтобы получить информацию о том, как тропонин-тропомиозиновый комплекс нарушает регуляцию мышечного сокращения, ученые использовали специальные флуоресцентные зонды. Они специфически связывались с различными белками мышечного волокна. То, как они располагались в мышечном волокне, ученые отслеживали с помощью разработанного в Институте метода поляризационной микрофлуориметрии. В ходе исследования ученые показали, что изменение пространственного расположения зондов помогло получить информацию о том, как миозин и актин взаимодействуют между собой, и о том, как это взаимодействие нарушается под влиянием мутаций в тропомиозине.

«Результаты исследования позволят выявить взаимосвязь между типом миопатии и изменениями в функционировании актин-миозиновой системы при каждой из мутаций в тропомиозине. Полученная нами информация будет иметь существенное значение для понимания основ сокращения мышц в норме и при миопатиях, поможет в поиске мишеней для терапевтического воздействия на ранних стадиях проявления болезни. Впоследствии данные нашей работы могут быть использованы для тестирования лекарственных препаратов», — комментирует один из авторов исследования, профессор ИНЦ РАН Юрий Боровиков.

Сегодня остаются невыясненными молекулярные механизмы, лежащие в основе таких заболеваний мышечной ткани, как немалиновая миопатия, кэп-болезнь, дистальный артрогрипоз и врожденная диспропорция типов мышечных волокон. Ученые планируют установить, почему возникают эти тяжелые заболевания, и разработать эффективные методы их диагностики и лечения.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.