심장 미오신 결합 단백질에 의한 미오신 조절

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 4337(2022) 이 기사 인용

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심장 미오신 결합 단백질-C(cMyBP-C)는 육종 기능의 중요한 조절자입니다. cMyBP-C의 인산화 감소는 심부전 환자의 수축력 저하와 관련이 있습니다. 여기에서 우리는 이전에 발표된 cMyBP-C 펩타이드 302A 및 302S, 조절 인산화 부위 세린 302의 대체물을 실험적 심부전에서 심장 수축 및 이완에 대한 cMyBP-C의 탈인산화 상태 조절 효과를 결정하는 도구로 사용했습니다(HF ) 시험관 내 모델. 두 펩타이드 모두 cMyBP-C 인산화 절제(cMyBP-CAAA)를 구성적으로 발현하는 마우스 모델에서 분리된 유두근 섬유의 수축성을 증가시켰습니다. 특히 펩타이드 302A는 cMyBP-CAAA(비인산화 알라닌) 마우스의 유두근 섬유에서 힘 재개발 속도(ktr)를 향상시킬 수도 있습니다. 위의 발견과 일치하게, 두 펩타이드 모두 심근경색증(MI)이 있는 쥐에서 분리된 근원섬유의 ATPase 속도를 증가시켰지만 가짜 쥐에서는 증가시키지 않았습니다. 또한, cMyBP-CAAA 마우스 모델에서 두 펩타이드 모두 ATPase 가수분해 속도를 향상시켰습니다. 이러한 변화는 비형질전환(NTG) 마우스 또는 가짜 쥐에서는 관찰되지 않았으며, 이는 HF의 병리학적 조건 하에서 cMyBP-C의 탈인산화 상태를 조절하는 데 있어 이들 펩타이드의 특정 효과를 나타냅니다. 종합적으로 말하자면, 이들 연구는 cMyBP-C 탈인산화 상태의 조절이 심장 부작용 후 미오신 기능, 근절 수축성 및 이완을 개선하기 위한 치료적 접근법이 될 수 있음을 보여줍니다. 따라서 cMyBP-C를 표적으로 삼는 것은 심부전 환자의 표준 치료 약물을 보완함으로써 전반적인 심장 성능을 잠재적으로 향상시킬 수 있습니다.

심장 미오신 결합 단백질-C(cMyBP-C)는 140-kDa 육종 두꺼운 필라멘트 단백질로 근절의 C 구역에 일정한 간격으로 위치하여 심장의 근절 구조와 기능을 조절합니다1,2. cMyBP-C의 조절은 M 도메인의 3개 인산화 부위와 N 말단 영역과 미오신 및 액틴의 상호작용에서 발생합니다3,4. cMyBP-C는 정상적인 생리학적 조건에서는 인산화 수준이 높지만 질병이 있는 상태에서는 인산화 수준이 떨어집니다5. 이는 전임상 심부전(HF) 모델과 임상적으로 비후성 심근병증(HCM), HF 또는 심방세동 환자 모두에서 관찰될 수 있습니다6. cMyBP-C를 표적으로 하는 명확한 이점에도 불구하고 현재 탈인산화된 cMyBP-C를 직접 변형하여 심장 기능을 향상시킬 수 있는 약물은 없습니다.

인간 및 마우스 cMyBP-C 단백질은 3개의 주요 인산화 부위를 가지고 있으며, 총 17개 이상의 부위가 있습니다7,8. 이들은 분자의 N-말단에 있는 M-도메인에 위치하며 모두 골격근 이소형9에는 없습니다. N 말단 영역은 레버 암 도메인에 가까운 미오신의 S2 세그먼트에 결합합니다. 이 상호작용은 cMyBP-C의 인산화/탈인산화에 의해 동적으로 조절될 수 있습니다. 생리학적 조건에서 인산화된 cMyBP-C는 교차 다리 순환의 활성화를 촉진하여 두껍고 얇은 근섬유 필라멘트를 묶습니다. 그러나 cMyBP-C가 질병 상태에서 탈인산화되면 미오신과 강력하게 상호작용하여 액틴과의 힘 생성 상호작용을 방지합니다. 마찬가지로, MI 동안 cMyBP-C의 N 말단 영역의 촉매 절단은 인산화 부위의 수를 감소시켜 심장 수축력과 기능을 저하시킵니다.

이전 연구에서는 정상적인 심장 기능 조절을 위한 cMyBP-C 인산화의 필요성과 충분성을 결정했습니다. 이 연구에서는 Ser-273-Ala/Ser-282-Ala/Ser-302-Ala 부위(AAA)에서 인산화된 cMyBP-C를 발현하거나 Ser-273-Ala/Ser-282-Ala/Ser-302-Ala 부위 또는 인산 모방 cMyBP-C를 발현하는 심장 특이적 형질전환(TG) 마우스를 사용했습니다. 273-Asp/Ser-282-Asp/Ser-302-Asp(DDD)를 비형질전환(NTG) 대조 마우스와 비교했습니다. 따라서 심장 부작용 후 심장 기능을 개선하기 위해 cMyBP-C를 치료적으로 표적으로 삼기 위해 문헌에 보고된 바와 같이 전임상 모델을 사용했습니다. 첫 번째 모델에서는 3개의 세린 인산화 부위(273, 282, 302)가 모두 비인산화성 알라닌(AAA)으로 돌연변이되었습니다. 또 다른 모델에서는 심장의 생리학적 상태를 모방하기 위해 DDD(인산 모방 아스파르트산)19로 돌연변이되었습니다. AAA 교체로 인해 심장 기능이 저하되어 단백질이 cMyBP-C null 표현형을 구제할 수 없는 반면 DDD 대체는 cMyBP-C null 표현형을 구제할 수 있었습니다. cMyBP-C 야생형을 발현한 형질전환 마우스는 NTG 대조군 역할을 했습니다.