Тот баспайтын болат 347 / 347H Дәнекерленген орам түтіктері химиялық компонент, бұлшықет жасушаларының механикалық трансдукциясындағы дистрофиндік гликопротеин кешендерінің рөлі

Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рахмет.Сіз шектеулі CSS қолдауы бар шолғыш нұсқасын пайдаланып жатырсыз.Ең жақсы тәжірибе үшін жаңартылған шолғышты пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer шолғышында үйлесімділік режимін өшіріңіз).Оған қоса, тұрақты қолдауды қамтамасыз ету үшін біз сайтты стильсіз және JavaScriptсіз көрсетеміз.
Әр слайдта үш мақаланы көрсететін слайдерлер.Слайдтар арқылы жылжу үшін артқа және келесі түймелерді немесе әр слайд бойынша жылжу үшін соңында слайд контроллері түймелерін пайдаланыңыз.

Дистрофин қаңқа бұлшықеттері мен кардиомиоциттердегі дистрофин-гликопротеиндік кешеннің (ДГК) негізгі ақуызы болып табылады.Дистрофин актин цитоскелеттерін жасушадан тыс матрицамен (ECM) байланыстырады.Жасушадан тыс матрица мен жасушаішілік цитоскелет арасындағы байланыстың үзілуі қаңқа бұлшықет жасушаларының гомеостазына ауыр зардаптар әкелуі мүмкін, бұл бірқатар бұлшықет дистрофияларына әкеледі.Сонымен қатар, функционалдық DGC жоғалуы прогрессивті дилатационды кардиомиопатияға және мезгілсіз өлімге әкеледі.Дистрофин молекулалық серіппе ретінде әрекет етеді және DHA сарколемманың тұтастығын сақтауда маңызды рөл атқарады.Сонымен қатар, DGC-ті механикалық сигнализациямен байланыстыратын дәлелдер жинақталады, дегенмен бұл рөл әлі де толық түсінілмеген.Бұл шолу мақаласы DGC-тің заманауи көрінісін және олардың механикалық трансдукциядағы рөлін қамтамасыз етуге бағытталған.Біз алдымен бұлшықет жасушаларының механикасы мен функциясы арасындағы күрделі қарым-қатынасты талқылаймыз, содан кейін бұлшықет жасушаларының биомеханикалық тұтастығын механикалық тасымалдау және қолдаудағы дистрофин гликопротеин кешенінің рөлі туралы соңғы зерттеулерді қарастырамыз.Соңында, кардиомиопатияға ерекше назар аудара отырып, болашақ араласу нүктелерін көрсету үшін DGC сигналының механикалық сигнализация жолдарымен қалай қиылысатынын түсіну үшін ағымдағы әдебиеттерді қарастырамыз.
Жасушалар өздерінің микроорталарымен үнемі байланыста болады және олардың арасындағы екі жақты диалог биомеханикалық ақпаратты интерпретациялау және біріктіру үшін қажет.Биомеханика кеңістіктегі және уақыттағы жалпы жасушалық фенотипті бақылау арқылы негізгі кейінгі оқиғаларды (мысалы, цитоскелеттік қайта құрулар) бақылайды.Кардиомиоциттерде бұл процестің орталық бөлігін қабырғалық аймақ, сарколемманың интегрин-талин-винкулин және дистрофин-гликопротеин (DGC) кешендерінен тұратын саркомерамен байланыстыратын аймағы құрайды.Жасуша ішілік цитоскелетке бекітілген бұл дискретті ошақты адгезиялар (ФҚ) дифференциацияны, пролиферацияны, органогенезді, миграцияны, аурудың дамуын және т.б. бақылайтын биомеханикалық және биохимиялық жасушалық өзгерістердің каскадын таратады.Биомеханикалық күштердің биохимиялық және/немесе (эпи)генетикалық өзгерістерге айналуы механикотрансдукция1 деп аталады.
Интегринді трансмембраналық рецептор 2 жасушалардағы жасушадан тыс матрицаны бекітетіні және ішкі және сыртқы сигналдарға делдал болатыны бұрыннан белгілі.Интегриндермен параллельді DGCs ECM-ді цитоскелетке байланыстырады, жасушаның сыртқы және ішкі бөліктері арасында сыни байланыс орнатады3.Толық ұзындықты дистрофин (Dp427) ең алдымен жүрек және қаңқа бұлшықеттерінде экспрессияланады, бірақ орталық жүйке жүйесінің тіндерінде, соның ішінде торлы қабық пен Пуркинье тінінде де байқалады4.Интегриндер мен DGC мутациялары бұлшықет дистрофиясының және прогрессивті дилатационды кардиомиопатияның (ДКМ) себептері болып табылады (1-кесте)5,6.Атап айтқанда, орталық дистрофиндік ақуызды DGC кодтайтын DMD мутациялары Дюшен бұлшықет дистрофиясын (DMD) тудырады7.DGC бірнеше қосалқы кешендерден тұрады, соның ішінде α- және β-дистрогликан (α/β-DG), саркогликан-спанин, дистрофин және дистрофин 8.
Дистрофин – DMD (Xp21.1-Xp22) арқылы кодталған цитоскелеттік ақуыз, ол DGC сақтауда орталық рөл атқарады.DGC жолақты бұлшықет тінінің плазмалық мембранасы сарколемманың тұтастығын сақтайды.Дистрофин молекулярлық серіппе және молекулалық тірек ретінде әрекет ете отырып, жиырылуынан туындаған зақымдануды одан әрі әлсіретеді9,10.Толық ұзындықтағы дистрофиннің молекулалық салмағы 427 кДа, дегенмен DMD-дегі көптеген ішкі промоторлардың арқасында табиғи түрде кездесетін бірнеше кесілген изоформалар, соның ішінде Dp7111 бар.
Қосымша ақуыздар дистрофинге локализацияланған, соның ішінде нейрондық азот оксиді синтазасы (nNOS), иә-ассоциацияланған ақуыз (YAP) және кавеолин-3 сияқты шынайы механикалық түрлендіргіштер, осылайша жасушалық сигналдың маңызды құрамдас бөліктері болып табылады.12, 13, 14 қосылыстар. Интегриндер мен олардың төменгі ағынындағы нысандары арқылы түзілетін жасушалар мен матрица арасындағы өзара әрекеттесумен байланысты жасушалық механизм, адгезиядан басқа, бұл екі кешен жасушаның «ішкі» және «сыртқы» арасындағы интерфейсті білдіреді. .Бұл ошақты адгезияларды қалыптан тыс жойылудан қорғау жасушалардың мінез-құлқы мен өмір сүруі үшін өте маңызды.Сонымен қатар, деректер дистрофиннің механикалық сезімтал иондық арналардың модуляторы екенін, соның ішінде созылумен белсендірілген арналарды, әсіресе L типті Ca2+ арналарын және TRPC 15 арналарын растайды.
Дистрофин жолақты бұлшықет жасушаларының гомеостатикалық қызметі үшін маңызды болғанымен, нақты тірек механизмдері, әсіресе дистрофиннің рөлі және оның механикалық сенсор және механикалық қорғаушы ретінде әрекет ету қабілеті онша анық емес.Дистрофиннің жоғалуына байланысты бірнеше жауапсыз сұрақтар туындады, соның ішінде: YAP және AMPK сияқты механикалық сезімтал белоктар сарколеммаға қате орналасты ма;Интегриндермен айқасу, қалыптан тыс механикалық трансдукцияға әкелуі мүмкін жағдайлар бар ма?Осы ерекшеліктердің барлығы DMD бар емделушілерде байқалатын ауыр DCM фенотипіне ықпал етуі мүмкін.
Сонымен қатар, жасушалық биомеханикадағы өзгерістердің жалпы DMD фенотипімен байланысы маңызды клиникалық әсерге ие.DMD – бұл 1:3500–5000 ер адамдарға әсер ететін, қозғалғыштығының ерте жоғалуымен (<5 жас) және басқа этиологиялардың DCM-ге қарағанда айтарлықтай нашар болжамы бар прогрессивті DCM-мен сипатталатын X-байланысты бұлшықет дистрофиясы16,17,18.
Дистрофиннің жоғалуының биомеханикасы толық сипатталған жоқ, және біз бұл жерде дистрофин шынымен механикалық қорғаныш рөлін атқарады, яғни сарколемманың тұтастығын сақтайды және механотрандукцияда өте маңызды деген түсінікті растайтын дәлелдерді қарастырамыз.Сонымен қатар, біз интегриндермен, әсіресе жолақты бұлшықет жасушаларында ламинин α7β1D байланыстыратын маңызды айқаспалы байланысты көрсететін дәлелдерді қарастырдық.
Кірістірулер мен жоюлар DMD мутацияларының көп санына жауап береді, мутациялардың 72% осындай мутациялардан туындайды19.Клиникалық түрде ДМД нәрестелік шақта (≤5 жаста) гипотензиямен, оң Гоуэр белгісімен, жасқа байланысты өзгерістердің баяу дамуымен, ақыл-ойдың артта қалуымен және қаңқа бұлшықеттерінің атрофиясымен көрінеді.Тыныс алу бұзылыстары ДМД науқастарындағы өлімнің негізгі себебі болды, бірақ демеуші көмектің жақсаруы (кортикостероидтар, тыныс жолдарының үздіксіз оң қысымы) бұл науқастардың өмір сүру ұзақтығын ұзартты, ал 1990 жылдан кейін туылған ДМД науқастарының орташа жасы 28,1 жасты құрайды 20 ,21. ..Дегенмен, пациенттің өмір сүруі артқан сайын, прогрессивті DCM болжамы басқа кардиомиопатиялармен салыстырғанда айтарлықтай нашарлайды16, бұл қазіргі уақытта өлімнің негізгі себебі болып табылатын соңғы сатыдағы жүрек жеткіліксіздігіне әкеледі, бұл DMD өлімінің шамамен 50% құрайды17,18.
Прогрессивті DCM сол жақ қарыншаның кеңеюі мен сәйкестігінің жоғарылауымен, қарыншаның жұқаруымен, майлы талшықты инфильтрацияның жоғарылауымен, систолалық функцияның төмендеуімен және аритмия жиілігінің жоғарылауымен сипатталады.DMD бар емделушілерде ДКМ дәрежесі кеш жасөспірімдік кезеңде (90% - 18 жас) дерлік әмбебап болып табылады, бірақ 10 жасқа дейінгі науқастардың шамамен 59% -ында кездеседі8,22.Бұл мәселені шешу өте маңызды, өйткені сол жақ қарыншаның лақтыру фракциясы жылына 1,6%-ға тұрақты түрде төмендеп келеді23.
Жүрек аритмиялары ДМД бар науқастарда жиі кездеседі, әсіресе синусты тахикардия және қарыншалық тахикардия және кенеттен жүрек өлімінің себебі болып табылады22.Аритмиялар, әсіресе суббазальды сол жақ қарыншада майлы фиброзды инфильтрацияның нәтижесі болып табылады, бұл қайтару контурын, сондай-ақ [Ca2+]i өңдеу дисфункциясын және иондық арна дисфункциясын бұзады24,25.Жүректің клиникалық көрінісін тану өте маңызды, өйткені ерте емдеу стратегиялары ауыр ДКМ басталуын кешіктіруі мүмкін.
Жүрек дисфункциясын және қаңқа бұлшықеттерінің ауруын емдеудің маңыздылығы қызықты зерттеуде көрсетілген, ол mdx26 деп аталатын DMD тінтуірінің үлгісін ДМД-да кездесетін негізгі жүрек проблемаларын шешпей-ақ қаңқа бұлшықет тінін жақсарту әсерін зерттеу үшін пайдаланды.Мұнда авторлар қаңқа бұлшықетінің жақсаруынан кейін жүрек дисфункциясының парадоксальды 5 есе жоғарылауын көрсетті, ал тышқандар шығару фракциясының айтарлықтай төмендеуіне ие болды26.Жақсартылған қаңқа бұлшықеттерінің қызметі жоғары физикалық белсенділік миокардқа көбірек жүктеме түсіруге мүмкіндік береді, бұл оны жалпы дисфункцияға бейім етеді.Бұл жалпы DMD пациенттерін емдеудің маңыздылығын және тек қана қаңқа бұлшықеттерін емдеуге қарсы сақтықты көрсетеді.
DGC бірнеше қосымша функцияларды орындайды, атап айтқанда, сарколемманың құрылымдық тұрақтылығын қамтамасыз етеді, сигналдық буын ретінде әрекет ететін молекулалық тірекке айналады, механикалық сезімтал иондық арналарды реттейді, қабырғалық механикалық өткізгіштіктің өзегі және аймақта бүйірлік күштің берілуіне қатысады. қабырғалар (1б-сурет)..Бұл қабілетте дистрофин орталық рөл атқарады және көптеген ішкі промоторлардың болуына байланысты әр түрлі тіндерде әр түрлі рөл атқаратын бірнеше әртүрлі изоформалар бар.Әр түрлі дистрофин изоформаларының дифференциалды тіндік экспрессиясы әрбір изоформаның әртүрлі рөл атқаратыны туралы түсінікті қолдайды.Мысалы, жүрек ұлпасы дистрофиннің толық ұзындығын (Dp427m), сонымен қатар қысқарақ Dp71m изоформасын білдіреді, ал қаңқа ұлпасы екеуінің біріншісін ғана экспрессиялайды.Әрбір кіші түрдің рөлін бақылау оның физиологиялық қызметін ғана емес, сонымен қатар бұлшықет дистрофиясының патогенезін де аша алады.
Толық ұзындықты дистрофиннің (Dp427m) және кішірек, кесілген Dp71 изоформасының схемалық көрінісі.Дистрофиннің төрт ілмекпен бөлінген 24 спектрлік қайталануы, сондай-ақ актинді байланыстыратын домен (ABD), цистеинге бай (CR) домені және С-терминусы (CT) бар.Негізгі байланыстыратын серіктестер анықталды, соның ішінде микротүтікшелер (МТ) және сарколемма.Dp71 изоформалары көп, Dp71m бұлшықет тініне, ал Dp71b жүйке тінінің изоформасына жатады.Атап айтқанда, Dp71f нейрондардың цитоплазмалық изоформасына жатады.b Дистрофин-гликопротеиндік кешен (DHA) тұтастай сарколеммада орналасқан.Биомеханикалық күштер ECM және F-актин арасында ауысады.DGC және интегрин адгезиясы арасындағы әлеуетті айқасқа назар аударыңыз, Dp71 ошақты адгезияларда рөл атқаруы мүмкін.Biorender.com сайтында жасалған.
DMD – бұлшық ет дистрофиясының ең көп тараған түрі және ДМД мутациясынан туындайды.Дегенмен, антидистрофиннің рөлі туралы қазіргі түсінігімізді толық бағалау үшін оны тұтастай DGC контекстінде орналастыру маңызды.Осылайша, басқа құрамдас белоктар қысқаша сипатталатын болады.DGC ақуыз құрамы 1980 жылдардың аяғында зерттеле бастады, әсіресе дистрофинге назар аударылды.Koenig27,28, Hoffman29 және Ervasti30 жолақты бұлшықеттегі 427 кДа протеинді дистрофинді анықтау арқылы маңызды жаңалық ашты31.
Кейіннен басқа қосалқы кешендердің дистрофинмен, соның ішінде саркогликанмен, дистрофинді трансмембраналық қосалқы кешенмен, дисбревинмен және синтрофиндермен8 байланысты екендігі көрсетілді, олар бірге қазіргі DGC үлгісін құрайды.Бұл бөлім алдымен жеке компоненттерді егжей-тегжейлі зерттей отырып, механикалық қабылдаудағы DGC рөлінің дәлелдерін таратады.
Жолақты бұлшықет тінінде болатын толық ұзындықтағы дистрофин изоформасы Dp427m (мысалы, бұлшықетті мидан ажырату үшін «m») және кардиомиоциттік сарколемманың астында, әсіресе қабырғалық аймақта орналасқан төрт функционалды домені бар үлкен таяқша тәрізді ақуыз. 29, 32. Xp21.1 жүйесінде DMD генімен кодталған Dp427m 2,2 мегабазада түзілген 79 экзоннан тұрады және осылайша біздің геномдағы ең үлкен ген болып табылады8.
DMD-дегі бірнеше ішкі промоторлар бірнеше кесілген дистрофин изоформаларын шығарады, олардың кейбіреулері тіндерге тән.Dp427m-мен салыстырғанда, Dp71m айтарлықтай қысқартылған және спектрді қайталау домені немесе N-терминал АҚШ домені жоқ.Дегенмен, Dp71m C-терминалдың байланыстыру құрылымын сақтайды.Кардиомиоциттерде Dp71m рөлі түсініксіз, бірақ ол Т түтікшелерінде локализацияланғаны көрсетілді, бұл қозу-жиырылу қосылысын 33,34,35 реттеуге көмектесуі мүмкін деп болжайды.Біздің білуімізше, жүрек тінінде Dp71m жақында ашылғаны аз көңіл бөлді, бірақ кейбір зерттеулер оның созылумен белсендірілген иондық арналармен байланысты екенін болжайды және Масубучи оның nNOS33 реттеуінде рөл атқаруы мүмкін деп болжайды., 36. Осылайша, Dp71 кардиомиоциттердің рөлін түсінуге мүмкіндік беретін нейрофизиология мен тромбоциттерді зерттеуге айтарлықтай назар аударды37,38,39.
Жүйке тінінде Dp71b изоформасы негізінен экспрессияланады, 14 изоформасы хабарланады38.Орталық жүйке жүйесіндегі аквапорин 4 және Kir4.1 калий арналарының маңызды реттеушісі Dp71b делециясы гематоэнцефалдық бөгет өткізгіштігін өзгертеді40.Dp71b иондық арналарды реттеудегі рөлін ескере отырып, Dp71m кардиомиоциттерде ұқсас рөл атқаруы мүмкін.
Қабырғалық ганглийлерде DGC болуы механикалық трансдукциядағы рөлді дереу көрсетеді және шын мәнінде ол интегрин-талин-винкулин кешендерімен бірге локализацияланатыны көрсетілген 41 .Сонымен қатар, қабырға сегменті көлденең механикалық трансдукцияның фокусы екенін ескере отырып, мұнда Dp427m локализациясы оның жасушаларды жиырылудан туындаған зақымданудан қорғаудағы рөлін көрсетеді.Әрі қарай Dp427m актинмен және микротүтікшенің цитоскелетімен әрекеттеседі, осылайша жасушаішілік орта мен жасушадан тыс матрица арасындағы байланысты аяқтайды.
Актинді байланыстыратын 1 домен (ABD1) бар N-терминусы F-актинмен әрекеттесу және γ-актин изоформасын сарколеммаға бекіту үшін қажет екі кальмодулин гомологиялық доменінен (CH) тұрады42,43.Дистрофин субсарколеммалық цитоскелетке қосылу арқылы кардиомиоциттердің жалпы тұтқырлығына ықпал етуі мүмкін және оның қабырғалық ганглийлерде локализациясы оның механикалық трансдукцияға, сондай-ақ механикалық қорғауға қатысуын қолдайды44,45.
Орталық ядро ​​домені әрқайсысының ұзындығы шамамен 100 аминқышқылдарының қалдықтары болатын 24 спектр тәрізді қайталанатын ақуыздардан тұрады.Спектрдің қайталануы төрт топса доменімен қиылысады, бұл ақуызға икемділік пен жоғары созылу дәрежесін береді.Дистрофин спектрінің қайталануы 21 нм-ден 84 нм-ге дейін созылатын күштердің физиологиялық диапазонында (15-30 pN) ашылуы мүмкін, миозиннің жиырылуына қол жеткізуге болатын күштер 46 .Спектрді қайталау доменінің бұл ерекшеліктері дистрофинге молекулалық амортизатор ретінде әрекет етуге мүмкіндік береді.
Dp427m орталық таяқшасы оның сарколеммада локализациясын қамтамасыз етеді, атап айтқанда, фосфатидилсеринмен 47,48 гидрофобты және электростатикалық әрекеттесу арқылы.Бір қызығы, дистрофиннің орталық өзегі қаңқалық және жүрек тіндеріндегі сарколемма фосфолипидтерімен басқаша әрекеттеседі, бұл әртүрлі көктем үлгілерін көрсетуі мүмкін.сыни, ал қаңқа бұлшықеттері де R10-R1249-мен байланысты.
γ-актин цитоскелетіне байланысу үшін негізгі аминқышқылдарының қалдықтарынан тұратын және F-актинді байланыстыратын CH доменінен ерекшеленетін ABD2 спектрінің қайталанатын 11-17 аймағы қажет.Микротүтікшелер дистрофиннің негізгі доменімен тікелей әрекеттеседі, бұл әрекеттесу 4-15 және 20-23 қайталанатын спектрдің қалдықтарын қажет етеді және осы жерде микротүтікшелердің пайда болуына жол бермеу үшін анкирин В-ның болуы қажет.Түтіктер жоқ 50,51,52.Микротүтікшелер мен дистрофин арасындағы алшақтық оттегінің реактивті түрлерін (X-ROS) ұлғайту арқылы DMD патологиясын күшейтетіні көрсетілген.
Анкирин В арқылы CR домені сарколеммалық фосфолипидтер52 үшін тағы бір якорь болып табылады.Анкирин-В және анкирин-Г дистрофин/ДГК қабырғасының локализациясы үшін қажет, ал олардың болмауы DGC52 диффузды сарколеммалық үлгісіне әкеледі.
CR доменінде β-DG PPxY байланыстыру мотивімен тікелей әрекеттесетін WW байланыстыру домені бар.Дистрофин-гликан кешеніне қосыла отырып, дистрофин жасушаның ішкі және сыртқы арасындағы байланысты аяқтайды54.Бұл байланыс жолақты бұлшықет үшін өте маңызды, бұл ЭКМ мен жасушаның ішкі бөлігі арасындағы байланыстың бұзылуы өмірді шектейтін бұлшықет дистрофиясына әкеледі.
Соңында, CT домені ширатылған спиральді құрайтын және α-дистробревинмен және α1-, β1-синтрофиндермен байланысу үшін маңызды болып табылатын жоғары сақталған аймақ болып табылады55,56.α-дистробревин дистрофиннің CT доменімен байланысады және сарколеммадағы дистрофинге қосымша төзімділікті қамтамасыз етеді57.
Эмбриональды және ұрықтың дамуы кезінде Утрофин әртүрлі тіндерде, соның ішінде эндотелий жасушаларында, жүйке тінінде және жолақты бұлшықет тінінде кеңінен экспрессияланады58.Утрофин 6q хромосомада орналасқан UTRN арқылы экспрессияланады және 80% ақуыз гомологиясы бар дистрофиндік аутолог болып табылады.Даму кезінде утрофин сарколеммада локализацияланады, бірақ босанғаннан кейінгі жолақты бұлшықет тінінде айтарлықтай басылады, онда ол дистрофинмен ауыстырылады.Туылғаннан кейін утрофиннің локализациясы қаңқа бұлшықеттерінің сіңірлері мен жүйке-бұлшықет түйіндерімен шектеледі58,59.
Утрофинді байланыстыратын серіктестер дистрофиндерге ұқсас, дегенмен кейбір негізгі айырмашылықтар сипатталған.Мысалы, дистрофин WW домені арқылы β-DG-мен әрекеттеседі, ол ZZ доменімен (екі мырыш ионын байланыстыру қабілетіне байланысты аталған) CT аймағында тұрақтанды, мұнда цистейн қышқылының қалдықтары 3307-3354 осы әрекеттесу үшін ерекше маңызды60 ., 61. Утрофин сонымен қатар WW/ZZ домені арқылы β-DG-мен байланысады, бірақ бұл өзара әрекеттесуді қолдайтын нақты қалдықтар дистрофин қалдықтарынан ерекшеленеді (дистрофиндегі 3307–3345 және утрофинде 3064–3102) 60,61.Маңыздысы, утрофиннің β-DG-мен байланысуы дистрофин 61-мен салыстырғанда шамамен 2 есе төмен болды. Дистрофиннің F-актинмен 11-17 рет қайталанатын спектрлер арқылы байланысатыны хабарланған, ал утрофиндегі ұқсас учаскелер тіпті F-актинмен байланыса алмайды. концентрациясы жоғары, бірақ олардың CH-домендері арқылы әрекеттесе алады.62,63,64 әрекет.Ақырында, дистрофиннен айырмашылығы, утрофин микротүтікшелермен байланыса алмайды51.
Биомеханикалық тұрғыдан утрофин спектрінің қайталануы дистрофинмен салыстырғанда айқын ашылу үлгісіне ие65.Утрофин-спектрин дистрофин емес, титинге ұқсас жоғарырақ күштерде орналасуды қайталайды65.Бұл оның локализациясына және сіңір түйіспелеріндегі қатты серпімді күшті берудегі рөліне сәйкес келеді, бірақ утрофинді жиырылу арқылы индукцияланған буферлік күштерде молекулалық серіппе ретінде әрекет етуге жарамсыз етуі мүмкін 65 .Біріктірілген бұл деректер, әсіресе әртүрлі байланыстыратын серіктестер/механизмдер ескерілгенде, утрофиннің шамадан тыс экспрессиясы болған кезде, механикотрансдукция мен механобуферлеу мүмкіндіктерінің өзгеруі мүмкін екенін көрсетеді, бірақ бұл қосымша эксперименталды зерттеуді қажет етеді.
Функционалдық тұрғыдан алғанда, утрофиннің дистрофинге ұқсас әсерлері бар деп есептелу фактісі оны DMD66,67 үшін әлеуетті емдеу мақсатына айналдырады.Шындығында, кейбір DMD пациенттері, мүмкін, компенсаторлық механизм ретінде, утрофинді шамадан тыс экспрессиялауды көрсетті және фенотип утрофиннің шамадан тыс экспрессиясы 68 бар тінтуір үлгісінде сәтті қалпына келтірілді.Утрофин деңгейін жоғарылату ықтимал терапиялық стратегия болғанымен, утрофин мен дистрофин арасындағы формалды және функционалдық айырмашылықты және сарколемма бойымен дұрыс локализацияланған бұл шамадан тыс экспрессияны индукциялаудың пайдалылығын қарастыру утрофиннің ұзақ мерзімді стратегиясын әлі де түсініксіз етеді.Атап айтқанда, әйел тасымалдаушылар утрофин экспрессиясының мозаикалық үлгісін көрсетеді және дистрофин мен утрофин арасындағы арақатынас осы пациенттердегі кеңейтілген кардиомиопатия дәрежесіне әсер етуі мүмкін69, дегенмен тасымалдаушылардың тышқан үлгілері көрсеткен..
Дистрогликан субкомплексі екі ақуыздан тұрады, α- және β-дистрогликан (α-, β-DG), екеуі де DAG1 генінен транскрипцияланған, содан кейін трансляциядан кейін екі компонентті ақуызға 71 ыдырайтын.α-DG DGC-тің жасушадан тыс аспектісінде жоғары гликозилденген және ламинин α2 құрамындағы пролин қалдықтарымен, сондай-ақ агрин72 және пикакулин73 және дистрофиннің CT/CR аймағымен73,74,75,76 тікелей әрекеттеседі.Оның ECM-мен өзара әрекеттесуі үшін O-байланыстырылған гликозилдену, әсіресе серин қалдықтары қажет.Гликозилдену жолына мутациялары бұлшықет дистрофиясына әкелетін көптеген ферменттер кіреді (сонымен қатар 1-кестені қараңыз).Оларға O-маннозилтрансфераза POMT2, фукутин және фукутинмен байланысты ақуыз (FKRP), негізгі гликанға тандем рибитол фосфаттарын қосатын екі рибитолфосфотрансфераза және ксилоза мен глюкоза қосатын LARGE1 ақуызы жатады.Гликанның соңындағы матрицалық гликан ретінде де белгілі сызықты уроник қышқылы полисахариді77.FKRP сонымен қатар ЭКМ әзірлеуге және қолдауға қатысады және ондағы мутация ламинин α2 және α-DG77,78,79 экспрессиясының төмендеуіне әкеледі.Сонымен қатар, FKRP сонымен қатар гликозилденген фибронектин 80 арқылы базальды қабаттың және жүректің жасушадан тыс матрицасының түзілуін бағыттай алады.
β-DG құрамында YAP12-ні тікелей локализациялайтын және секвестрлейтін PPxY байланыстыру мотиві бар.Бұл қызықты қорытынды, өйткені ол DGC кардиомиоциттердің жасушалық циклін реттейтінін білдіреді.Жаңа туған нәрестенің кардиомиоциттеріндегі α-DH агринмен әрекеттеседі, ол жүрек регенерациясына және жасушаның жетілуіне байланысты DGC76 лизисіне ықпал етеді.Кардиомиоциттер жетілген сайын агрин экспрессиясы ламинин пайдасына төмендейді, бұл жасушалық циклдің тоқтауына ықпал етеді76.Морикава12 дистрофин мен сальвадордың екі есе нокдауны, YAP теріс реттегіші инфаркті тудыратын ішекте кардиомиоциттердің гиперпролиферациясына әкелетінін көрсетті.Бұл миокард инфарктісінен кейін тіндердің жоғалуын болдырмау үшін YAP манипуляциясының клиникалық маңызы болуы мүмкін деген қызықты идеяға әкелді.Осылайша, агрин-индукцияланған DGC лизисі YAP белсендіруіне мүмкіндік беретін осьті көрсете алады және жүрек регенерациясының әлеуетті жолы болып табылады.
Механикалық түрде α- және β-DG сарколемма мен базальды қабат 81 арасындағы өзара әрекеттесуді сақтау үшін қажет.α-DG және α7 интегриндері қабырға ганглионында күштің пайда болуына ықпал етеді, ал α-DG жоғалуы сарколемманың базальды қабаттан бөлінуін тудырады, бұл қаңқа бұлшықет тінін жиырылудан туындаған зақымдануға осал етеді.Бұрын сипатталғандай, дистрогликан кешені DGC-тің жалпы айналымын реттейді, мұнда туыстық лиганд ламининімен байланысу β-DG892 PPPY байланыстыратын мотивінің тирозинді фосфорлануына әкеледі.Мұнда тирозинді фосфорлану DGC кешенін бұзатын дистрофинді бөлшектеуге ықпал етеді.Физиологиялық тұрғыдан бұл процесс жоғары деңгейде реттеледі, бұлшық ет дистрофиясында жоқ82, дегенмен бұл процесті басқаратын негізгі механизмдер толық зерттелмеген.
Циклдік созылу дистрофин кешені және оған қатысты ақуыз плектині83 арқылы ERK1/2 және AMPK жолдарын белсендіретіні көрсетілген.Плектин мен дистрогликан бірігіп тек қана тіреуіш ретінде ғана емес, сонымен қатар механотрансдукцияға қатысу үшін де қажет, ал плектиннің құлауы ERK1/2 және AMPK83 белсенділігінің төмендеуіне әкеледі.Плектин сонымен қатар цитоскелеттік аралық жіп десминмен байланысады, ал десминнің шамадан тыс экспрессиясы DMD84 қос нокаут тінтуірінің үлгісі болып табылатын mdx:desmin және mdx тышқандарында аурудың фенотипін жақсартатыны көрсетілген.β-DG-мен әрекеттесе отырып, плектин DGC-ті цитоскелеттің осы компонентімен жанама түрде байланыстырады.Сонымен қатар, дистрогликан өсу факторы рецепторларын байланыстыратын 2-белокпен (Grb2) өзара әрекеттеседі, ол цитоскелеттік қайта құруларға қатысады85.Интегрин арқылы Рас белсендіру Grb2 арқылы жүзеге асырылатыны көрсетілді, бұл интегриндер мен DGC86 арасындағы айқаспаның әлеуетті жолын қамтамасыз етуі мүмкін.
α-DH гликозилденуіне қатысатын гендердің мутациялары бұлшықет дистрофиясы деп аталатын ауруға әкеледі.Дистрогликанопатиялар клиникалық гетерогенділікті көрсетеді, бірақ негізінен α-DG және α277 ламинині арасындағы өзара әрекеттесуінің бұзылуынан туындайды.DAG1 бастапқы мутацияларынан туындаған дистрофигликаноздар әдетте өте сирек кездеседі, мүмкін олар эмбрионалды өлімге әкелетін87 болғандықтан, ECM-мен жасушалық байланыстың қажеттілігін растайды.Бұл гликандық дистрофиялық аурулардың көпшілігі гликозилденумен байланысты екіншілік ақуыз мутацияларынан туындайтынын білдіреді.Мысалы, POMT1 мутациялары аненцефалиямен және өмір сүру ұзақтығының айтарлықтай қысқаруымен (3 жылдан аз) сипатталатын өте ауыр Уокер-Варбург синдромын тудырады88.Дегенмен, FKRP мутациялары негізінен (бірақ әрқашан емес) салыстырмалы түрде жұмсақ болатын аяқ-қол бұлшықет дистрофиясы (LGMD) ретінде көрінеді.Дегенмен, FKRP мутациялары WWS89-ның сирек кездесетін себебі болып табылады.FKRP-де көптеген мутациялар анықталды, олардың негізін қалаушы мутация (c.826>A) көбінесе LGMD2I90 тудырады.
LGMD2I – салыстырмалы түрде жеңіл бұлшықет дистрофиясы, оның патогенезі жасушадан тыс матрица мен жасушаішілік цитоскелет арасындағы байланыстың бұзылуына негізделген.Осы гендердегі мутациялары бар емделушілерде генотип пен фенотип арасындағы қарым-қатынас азырақ анық және бұл тұжырымдама басқа DSC ақуыздарына қатысты.Неліктен FKRP мутациялары бар кейбір науқастарда WWS сәйкес ауру фенотипі, ал басқаларында LGMD2I бар?Бұл сұрақтың жауабы i) гликозилдену жолының қай сатысына мутация әсер еткенінде немесе ii) кез келген берілген сатыдағы гипогликозилдену дәрежесінде болуы мүмкін.α-DG гипогликозилденуі әлі де ЭКМ-мен белгілі бір дәрежеде өзара әрекеттесуіне мүмкіндік береді, нәтижесінде жалпы фенотип жұмсақ болады, ал базальді мембранадан диссоциациялану аурудың фенотипінің ауырлығын арттырады.LGMD2I бар емделушілер де DCM дамытады, бірақ бұл DMD қарағанда аз құжатталған, бұл мутацияларды кардиомиоциттердің контекстінде түсінудің өзектілігін ынталандырады.
Саркоспан-саркогликан субкомплексі DHA түзілуіне ықпал етеді және β-DH-мен тікелей әрекеттеседі.Жүрек тінінде төрт бір бағытты саркогликандар бар: α, β, γ және δ91.Жақында SGCA генінің 3 экзонындағы c.218C>T қате мутация және 7-8 экзондарындағы ішінара гетерозиготалы делеция LGMD2D92 тудыратыны сипатталды.Дегенмен, бұл жағдайда авторлар жүрек фенотипін бағаламады.
Басқа топтар porcine93 және mouse94 үлгілеріндегі SGCD саркогликан субкомплексінде ақуыз экспрессиясының төмендеуіне әкеліп соқтырады, бұл DGC-тің жалпы құрылымын бұзып, DCM-ге әкелетінін анықтады.Сонымен қатар, SGCA, SGCB немесе SGCG мутациялары бар барлық пациенттердің 19% -ында дилатационды кардиомиопатия бар және барлық пациенттердің 25% -ында тыныс алуды қолдау қажет болды95.
Саркогликандағы (SG) δ рецессивті мутациялары саркогликан кешендерінің, демек, жүрек тінінде DGC азаюына немесе толық болмауына әкеледі және LGMD және онымен байланысты DCM96 үшін жауап береді.Бір қызығы, SG-δ доминантты-теріс мутациялар жүрек-қантамыр жүйесіне тән және отбасылық дилатационды кардиомиопатияның себебі болып табылады97.SG-δ R97Q және R71T доминантты-теріс мутацияларының жалпы DGC98 елеулі бұзылуынсыз егеуқұйрық кардиомиоциттерінде тұрақты экспрессияланатыны көрсетілген.Дегенмен, бұл мутацияларды алып жүретін жүрек жасушалары DCM98 фенотипіне сәйкес механикалық кернеу кезінде сарколемманың зақымдалуына, өткізгіштікке және механикалық дисфункцияға көбірек бейім.
Саркоспан (SSPN) - бұл саркогликандық субкомплексте локализацияланған 25 кДа тетраспанин және белоктың тірегі ретінде қызмет етеді99,100.SSPN протеиндік тірек ретінде α-DG99,101 локализациясын және гликозилденуін тұрақтандырады.Тінтуір үлгілерінде SSPN шамадан тыс экспрессиясы бұлшықет пен ламинин 102 арасындағы байланысты жоғарылататыны анықталды.Сонымен қатар, SSPN интегриндермен өзара әрекеттесетіні көрсетілді, бұл екі қабырға комиссиясы, DGC және интегрин-талин-винкулин гликопротеин құрылымы100,101,102 арасындағы айқаспалы байланыс дәрежесін көрсетеді.SSPN-нің құлауы тінтуірдің қаңқа бұлшықетіндегі α7β1-нің жоғарылауына әкелді.
Жақында жүргізілген зерттеу саркоспанның шамадан тыс экспрессиясы DMD тінтуірінің mdx үлгісінде галактосиламинотрансфераза 2 (Galgt2) нокдаунына тәуелсіз жүрек тінінде α-DG жетілуін және гликозилденуін күшейтетінін көрсетті, осылайша аурудың фенотипі 101-ді жеңілдетеді. ECM, осылайша ауруды барынша жеңілдетеді.Сонымен қатар, олар саркоспанның шамадан тыс экспрессиясы β1D интегринінің DGC-мен өзара әрекеттесуін төмендететінін көрсетті, бұл интегрин кешендерін реттеудегі саркоспанның ықтимал рөлін көрсетеді101.
Синтрофиндер - DGC-ге локализацияланатын, өздігінен ферментативті белсенділікке ие емес және молекулалық адаптер ретінде қызмет ететін шағын (58 кДа) белоктар тұқымдасы103,104.Бес изоформа (α-1, β-1, β-2, γ-1 және γ-2) тінге тән экспрессияны көрсететін анықталды, α-1 изоформасы негізінен жолақты бұлшықет тінінде 105 экспрессияланады.Синтрофиндер қаңқа бұлшықетіндегі нейрондық азот оксиді синтазасын (nNOS) қоса, дистрофин мен сигналдық молекулалар арасындағы байланысты жеңілдететін маңызды адаптер ақуыздары болып табылады106.α-синтрофин дистрофиннің 16-17 спектрін қайталау доменімен тікелей әрекеттеседі, ол өз кезегінде nNOS106,107 PDZ байланыстыру мотивімен байланысады.
Синтрофиндер сонымен қатар PH2 және SU байланыстыру домендері арқылы дистробревинмен әрекеттеседі, сонымен қатар олар актин цитоскелетімен 108 әрекеттеседі.Шынында да, синтрофиндер цитоскелеттік динамиканың реттелуінде ерекше маңызды рөл атқарады және α және β изоформалары F-актин 108-мен тікелей әрекеттесе алады және осылайша жасушаның кернеулігін және биомеханикасын реттеуде рөл атқарады. әсері.Сонымен қатар, синтрофиндер Rac1109 арқылы цитоскелетті реттейтіні көрсетілген.
Синтрофин деңгейін модуляциялау функцияны қалпына келтіре алады және мини-дистрофинді қолданатын соңғы зерттеу ΔR4-R23/ΔCT құрылымы α-синтрофинді, сондай-ақ басқа DGC ақуыздарын WT mdx кардиомиоциттерімен салыстырылатын деңгейге дейін қалпына келтіре алатынын көрсетті.
Цитоскелеттің реттелуіндегі рөлінен басқа, синтрофиндер иондық арналарды реттеуде де жақсы құжатталған 111,112,113.Синтрофиндердің PDZ байланыстыру мотиві жүректің қозуы мен өткізгіштігін орнатуда негізгі рөл атқаратын жүрек кернеуіне тәуелді Nav1.5111 арнасын реттейді.Бір қызығы, mdx тінтуірінің үлгісінде Nav1.5 арналары төмендетілді және жануарларда жүрек ырғағының бұзылуы табылды 111 .Сонымен қатар, механикалық сезімтал иондық арналар отбасы, өтпелі рецепторлық потенциал арнасы (TRPC) жүрек тінінде 113 α1-синтрофинмен реттелетіні және TRPC6 тежелуі DMD112 тінтуір үлгісіндегі аритмияны жақсартатыны көрсетілген.ДМД-дағы TRPC6 белсенділігінің артуы жүрек ырғағының бұзылуына әкелетіні хабарланды, олар PKG 112-мен біріктірілгенде жеңілдейді.Механикалық түрде дистрофиннің азаюы кардиомиоциттерде және тамырлы тегіс бұлшықет жасушаларында көрсетілгендей, оны белсендіру үшін TRPC6-ның жоғары ағынында әрекет ететін [Ca2+]i стрейч-индукциялық ағынына ықпал етеді112,114.TRPC6-ның созылу үшін гиперактивациясы оны DMD112,114-те негізгі механикалық сенсорға және әлеуетті терапевтік мақсатқа айналдырады.
Дистрофиннің жоғалуы бүкіл DGC кешенінің лизисіне немесе айқын басылуына әкеледі, кейіннен көптеген механикалық қорғау және механотрандукция функцияларын жоғалтады, нәтижесінде ДМД-да жолақты бұлшықет тінінде байқалатын апатты фенотип пайда болады.Сондықтан RSK бірлесе жұмыс істейді және жеке құрамдас бөліктер басқа құрамдастардың болуы мен жұмыс істеуіне тәуелді екенін ескеру орынды болуы мүмкін.Бұл әсіресе кардиомиоциттерде сарколемма кешенін құрастыру және локализациялау үшін қажет болып көрінетін дистрофинге қатысты.Әрбір компонент сарколемманы жалпы тұрақтандыруға, негізгі көмекші белоктарды локализациялауға, иондық арналарды реттеуге және ген экспрессиясына ықпал етуде бірегей рөл атқарады және DGC-де бір ақуыздың жоғалуы бүкіл миокардтың реттелуінің бұзылуына әкеледі.
Жоғарыда көрсетілгендей, көптеген DGC ақуыздары механотрандукцияға және сигнал беруге қатысады, ал дистрофин бұл рөлге әсіресе қолайлы.Егер DGC қабырғаларда орналасса, бұл интегриндермен бірге механотрансдукцияға қатысады деген пікірді растайды.Осылайша, DGC физикалық түрде анизотропты күш тасымалдауынан өтеді және кернеулік моделіне сәйкес жасушаішілік микроортаның механикосенсорлық және цитоскелеттік қайта құрылуына қатысады.Сонымен қатар, Dp427m орталық ядро ​​доменіндегі спектр қайталануларын кеңейту арқылы келетін биомеханикалық күштерді буферлейді, осылайша кеңейтілген 800 нм диапазонында 25 пН босату күшін сақтай отырып, механопротектор ретінде әрекет етеді.Бөліну арқылы дистрофин кардиомиоциттер10 өндіретін жиырылу-релаксация күшін «буферлеуге» қабілетті.Спектрдің қайталанатын домендерімен әрекеттесетін ақуыздар мен фосфолипидтердің әртүрлілігін ескере отырып, спектрдің қайталануы механикалық сезімтал белоктардың байланысу кинетикасын талиндікіне ұқсас етіп өзгерте ме, жоқ па деген болжам жасау қызықты116,117,118.Дегенмен, бұл әлі анықталған жоқ және қосымша тергеу қажет.