Хімічны кампанент капілярнай трубкі з нержавеючай сталі 310, Роля глікапратэінавых комплексаў дыстрафіну ў механатрансдукцыі цягліцавых клетак

Дзякуй за наведванне Nature.com.Вы выкарыстоўваеце версію браўзера з абмежаванай падтрымкай CSS.Для найлепшага вопыту мы рэкамендуем вам выкарыстоўваць абноўлены браўзер (або адключыць рэжым сумяшчальнасці ў Internet Explorer).Акрамя таго, каб забяспечыць пастаянную падтрымку, мы паказваем сайт без стыляў і JavaScript.
Паўзункі, якія паказваюць тры артыкулы на слайдзе.Для перамяшчэння па слайдах выкарыстоўвайце кнопкі "Назад" і "Далей" або кнопкі кантролера слайдаў у канцы для перамяшчэння па кожным слайдзе.

Пастаўшчыкі капілярных трубак з нержавеючай сталі 310

Дыстрафін - асноўны бялок дыстрафін-глікапратэінавага комплексу (DGC) у шкілетных цягліцах і кардыяміяцытах.Дыстрафін звязвае актынавы цыташкілет з пазаклеткавым матріксам (ECM).Разрыў сувязі паміж пазаклеткавай матрікса і ўнутрыклеткавым цыташкілетам можа мець разбуральныя наступствы для гамеастазу клетак шкілетных цягліц, што прыводзіць да шэрагу цягліцавых дыстрафій.Акрамя таго, страта функцыянальных DGC прыводзіць да прагрэсавальнай дылатацыйнай кардыяміяпатыі і заўчаснай смерці.Дыстрафін дзейнічае як малекулярная спружына, а DHA гуляе ключавую ролю ў падтрыманні цэласнасці сарколеммы.Больш за тое, назапашваюцца доказы сувязі DGC з механістычнай сігналізацыяй, хаця гэтая роля застаецца недастаткова вывучанай.Гэты аглядны артыкул закліканы даць сучасны погляд на DGC і іх ролю ў механатрансдукцыі.Спачатку мы абмяркуем складаную ўзаемасувязь паміж механікай і функцыяй мышачнай клеткі, а потым разгледзім нядаўнія даследаванні ролі глікапратэінавага комплексу дыстрафіну ў механатрансдукцыі і падтрыманні біямеханічнай цэласнасці мышачнай клеткі.Нарэшце, мы праглядаем бягучую літаратуру, каб зразумець, як сігналізацыя DGC перасякаецца з механасігнальнымі шляхамі, каб вылучыць магчымыя будучыя моманты ўмяшання, з асаблівым акцэнтам на кардыяміяпатыі.
Клеткі знаходзяцца ў пастаяннай сувязі са сваім мікраасяроддзем, і двухбаковы дыялог паміж імі неабходны для інтэрпрэтацыі і інтэграцыі біямеханічнай інфармацыі.Біямеханіка кантралюе ключавыя наступныя падзеі (напрыклад, перабудовы цыташкілета), кантралюючы агульны клеткавы фенатып у прасторы і часе.Цэнтральнае месца ў гэтым працэсе ў кардиомиоцитах займае рэберная вобласць, вобласць, дзе сарколемма злучаецца з саркомером, які складаецца з комплексаў интегрин-талін-винкулин і дыстрафін-глікапратэін (DGC).Прымацаваныя да ўнутрыклеткавага цыташкілета, гэтыя дыскрэтныя факальныя знітоўкі (FA) распаўсюджваюць каскад біямеханічных і біяхімічных клеткавых змяненняў, якія кантралююць дыферэнцыяцыю, праліферацыю, арганагенез, міграцыю, прагрэсаванне захворвання і многае іншае.Пераўтварэнне біямеханічных сіл у біяхімічныя і/або (эпі)генетычныя змены вядома як механатрансдукцыя1.
Даўно вядома, што трансмембранны рэцэптар інтэграну 2 замацоўвае пазаклеткавы матрікса ў клетках і апасродкуе як унутраную, так і знешнюю перадачу сігналаў.Паралельна з інтэгрынамі, DGC звязваюць ECM з цыташкілетам, усталёўваючы крытычную сувязь паміж звонку і ўнутры клеткі3.Поўнаметражны дыстрафін (Dp427) галоўным чынам экспрессируется ў сардэчнай і шкілетнай цягліцах, але таксама назіраецца ў тканінах цэнтральнай нервовай сістэмы, уключаючы сятчатку вока і тканіны Пуркинье4.Мяркуецца, што мутацыі ў интегринах і DGC з'яўляюцца прычынамі мышачнай дыстрафіі і прагрэсавальнай дылатацыйнай кардыяміяпатыі (ДКМП) (табл. 1)5,6.У прыватнасці, мутацыі DMD, якія кадуюць DGCs цэнтральнага бялку дыстрафіну, выклікаюць мышачную дыстрафію Дюшенна (DMD)7.DGC складаецца з некалькіх падкомплексаў, уключаючы α- і β-дыстраглікан (α/β-DG), саркаглікан-саркаспан, сінтрафін і дыстрафін8.
Дыстрафін - гэта бялок цыташкілета, кадаваны DMD (Xp21.1-Xp22), які гуляе цэнтральную ролю ў падтрыманні DGC.DGC падтрымлівае цэласнасць сарколеммы, плазматычнай мембраны поперечнополосатой мышачнай тканіны.Дыстрафін яшчэ больш памяншае пашкоджанні, выкліканыя скарачэннем, дзейнічаючы як малекулярная спружына і малекулярны каркас9,10.Поўнаметражны дыстрафін мае малекулярную масу 427 кДа, аднак з-за шматлікіх унутраных прамотараў у МДД існуе некалькі прыродных усечаных ізаформ, у тым ліку Dp7111.
Было паказана, што дапаможныя вавёркі лакалізаваны ў дыстрафіне, у тым ліку ў сапраўдных механатрансдуктарах, такіх як нейрональная сінтаза аксіду азоту (nNOS), бялок, звязаны з Yes (YAP) і кавеалін-3, што ўяўляе сабой важныя кампаненты клеткавай сігналізацыі.Злучэнні 12, 13, 14. У дадатак да адгезіі, клеткавага механізму, звязанага з узаемадзеяннем паміж клеткамі і матрыксай, утворанай інтэгрынамі і іх мішэнямі ўніз па плыні, гэтыя два комплексы ўяўляюць сабой мяжу паміж «унутраным» і «звонку» клеткі. .Абарона гэтых факальных знітовак ад анамальнага разбурэння мае вырашальнае значэнне для паводзін і выжывання клетак.Акрамя таго, дадзеныя пацвярджаюць, што дыстрафін з'яўляецца мадулятарам механаадчувальных іённых каналаў, уключаючы каналы, якія актывуюцца расцяжэннем, асабліва каналы Ca2+ L-тыпу і каналы TRPC 15.
Хоць дыстрафін важны для гамеастатычнай функцыі папярочна-паласатых цягліцавых клетак, дакладныя механізмы падтрымкі менш ясныя, асабліва роля дыстрафіну і яго здольнасць дзейнічаць як механадатчык і механічны пратэктар.З-за страты дыстрафіну ўзнікла некалькі пытанняў без адказу, у тым ліку: ці з'яўляюцца механаадчувальныя вавёркі, такія як YAP і AMPK, няправільна размешчанымі ў сарколемме;Ці існуюць перакрыжаваныя перашкоды з інтэгрынамі, абставіны, якія могуць прывесці да анамальнай механатрансдукцыі?Усе гэтыя асаблівасці могуць спрыяць сур'ёзнаму фенатыпу DCM, які назіраецца ў пацыентаў з МДД.
Акрамя таго, сувязь змяненняў у клеткавай біямеханіцы з агульным фенатыпам МДД мае важнае клінічнае значэнне.МДД - гэта Х-счэпленая мышачная дыстрафія, якая дзівіць 1:3500-5000 мужчын, якая характарызуецца ранняй стратай рухомасці (<5 гадоў) і прагрэсавальнай ДКМП са значна горшым прагнозам, чым ДКМП іншай этыялогіі16,17,18.
Біямеханіка страты дыстрафіну не была цалкам апісана, і тут мы разглядаем доказы, якія пацвярджаюць меркаванне, што дыстрафін сапраўды гуляе механаахоўную ролю, г.зн. падтрымліваючы цэласнасць сарколеммы, і мае вырашальнае значэнне ў механатрансдукцыі.Акрамя таго, мы разгледзелі доказы, якія сведчаць аб важнай перакрыжаванай сувязі з интегринами, якія спецыфічна звязваюць ламінін α7β1D у папярочна-паласатых цягліцавых клетках.
Устаўкі і дэлецыі адказныя за вялікую колькасць мутацый пры МДД, прычым 72% мутацый выкліканыя такімі мутацыямі19.Клінічна МДД праяўляецца ў грудным узросце (≤5 гадоў) гіпатэнзіяй, станоўчым сімптомам Гаўэра, запаволеным прагрэсаваннем узроставых змяненняў, разумовай адсталасцю і атрафіяй шкілетных цягліц.Рэспіраторны дыстрэс гістарычна быў асноўнай прычынай смерці пацыентаў з МДД, але паляпшэнне падтрымлівае тэрапіі (кортікостероіды, пастаяннае станоўчае ціск у дыхальных шляхах) павялічыла працягласць жыцця гэтых пацыентаў, і сярэдні ўзрост пацыентаў з МДД, якія нарадзіліся пасля 1990 года, складае 28,1 года 20,21. ..Аднак па меры павелічэння выжывальнасці пацыентаў прагноз прагрэсавальнай ДКМП значна горш у параўнанні з іншымі кардыяміяпатыямі16, што прыводзіць да тэрмінальнай стадыі сардэчнай недастатковасці, якая ў цяперашні час з'яўляецца асноўнай прычынай смерці, на якую прыпадае прыкладна 50% смерцяў ад МДД17,18.
Прагрэсавальная ДКМП характарызуецца павелічэннем дилатации і згодлівасці левага страўнічка, вытанчэнне страўнічкаў, узмацненнем фібразна-тлушчавай інфільтрацыі, зніжэннем сісталічны функцыі і павелічэннем частоты арытмій.Ступень ДКМП у пацыентаў з МДД практычна паўсюдная ў познім падлеткавым узросце (ад 90% да 18 гадоў), але прысутнічае прыкладна ў 59% пацыентаў ва ўзросце да 10 гадоў8,22.Рашэнне гэтай праблемы мае вырашальнае значэнне, паколькі фракцыя выкіду левага страўнічка няўхільна зніжаецца з хуткасцю 1,6% у год23.
Сардэчныя арытміі часта сустракаюцца ў пацыентаў з МДД, асабліва сінусового тахікардыя і жалудачкавай тахікардыя, і з'яўляюцца прычынай раптоўнай сардэчнай смерці22.Арытміі з'яўляюцца вынікам фіброзна-тлушчавай інфільтрацыі, асабліва ў суббазальном аддзеле левага страўнічка, што пагаршае зваротную схему, а таксама дысфункцыю апрацоўкі [Ca2+]i і дысфункцыю іённых каналаў24,25.Распазнанне клінічных кардыялагічных праяў мае вырашальнае значэнне, паколькі раннія стратэгіі лячэння могуць адтэрмінаваць пачатак цяжкай ДКМП.
Важнасць лячэння сардэчнай дысфункцыі і захворвання шкілетных цягліц паказана ў цікавым даследаванні, у якім выкарыстоўвалася мышыная мадэль МДД пад назвай mdx26 для вывучэння эфектаў паляпшэння тканіны шкілетных цягліц без вырашэння асноўных сардэчных праблем, якія прысутнічаюць пры МДД.Тут аўтары прадэманстравалі парадаксальнае 5-разовае павелічэнне сардэчнай дысфункцыі пасля паляпшэння шкілетных цягліц, і ў мышэй было значнае зніжэнне фракцыі выкіду26.Палепшаная функцыя шкілетных цягліц дазваляе больш высокай фізічнай актыўнасці ствараць большую нагрузку на міякард, што робіць яго больш успрымальным да агульнай дысфункцыі.Гэта падкрэслівае важнасць лячэння пацыентаў з МДД у цэлым і перасцерагае ад тэрапіі толькі шкілетных цягліц.
DGC выконваюць некалькі дадатковых функцый, а менавіта забяспечваюць структурную стабільнасць сарколеммы, становяцца малекулярным каркасам, які дзейнічае як сігнальнае звяно, рэгулююць механочувствительные іённыя каналы, ядро ​​рэбернай механотрансдукции, і ўдзельнічаюць у перадачы бакавой сілы ў вобласці рэбры (мал. 1б)..Дыстрафін гуляе цэнтральную ролю ў гэтай здольнасці, і з-за наяўнасці мноства ўнутраных промоторов існуе некалькі розных ізаформ, кожная з якіх гуляе розную ролю ў розных тканінах.Дыферэнцыяльная тканкавая экспрэсія розных ізаформ дыстрафіну пацвярджае меркаванне, што кожная ізаформа адыгрывае розную ролю.Напрыклад, сардэчная тканіна экспрэсуе поўную даўжыню (Dp427m), а таксама больш кароткую ізаформу Dp71m дыстрафіну, у той час як шкілетная тканіна экспрэсуе толькі першую з дзвюх.Назіранне за роляй кожнага падтыпу дазваляе выявіць не толькі яго фізіялагічную функцыю, але і патагенез мышачнай дыстрафіі.
Схематычнае адлюстраванне дыстрафіну поўнай даўжыні (Dp427m) і меншай, усечанай ізаформы Dp71.Дыстрафін мае 24 паўторы спектрыну, падзеленыя чатырма завесамі, а таксама дамен, які звязвае актын (ABD), дамен, багаты цыстэінам (CR), і С-канец (CT).Былі вызначаны ключавыя партнёры па звязванні, у тым ліку мікратрубачкі (МТ) і саркалемма.Існуе мноства ізаформ Dp71, Dp71m адносіцца да мышачнай тканіны, а Dp71b - да ізаформы нервовай тканіны.У прыватнасці, Dp71f ставіцца да цытаплазматычнай изоформе нейронаў.b Дыстрафін-глікапратэінавы комплекс (DHA) размешчаны ў сарколемме ў цэлым.Біямеханічныя сілы пераключаюцца паміж ECM і F-акцінам.Звярніце ўвагу на магчымыя перакрыжаваныя перашкоды паміж DGCs і адгезіяй інтэгрыну, Dp71 можа гуляць пэўную ролю ў факальных адгезіях.Створана з Biorender.com.
МДД з'яўляецца найбольш распаўсюджанай мышачнай дыстрафіяй і выклікаецца мутацыямі ў МДД.Аднак, каб у поўнай меры ацаніць наша цяперашняе разуменне ролі антыдыстрафіну, важна размясціць яго ў кантэксце DGC у цэлым.Такім чынам, будуць коратка апісаны іншыя складнікі вавёркі.Бялковы склад DGC пачалі вывучаць у канцы 1980-х гадоў, з асаблівай увагай да дыстрафіну.Кеніг27,28, Хофман29 і Эрвасці30 зрабілі важнае адкрыццё, вызначыўшы дыстрафін, бялок 427 кДа ў папярочна-паласатых цягліцах31.
Пасля было паказана, што іншыя падкомплексы звязаны з дыстрафінам, у тым ліку саркаглікан, транссін, субкомплекс дыстрафіну, дысбрэвін і сінтрафіны8, якія разам складаюць бягучую мадэль DGC.У гэтым раздзеле спачатку будуць распаўсюджаны доказы ролі DGC у механасенсорным успрыманні пры дэталёвым вывучэнні асобных кампанентаў.
Поўнаметражная ізаформа дыстрафіну, якая прысутнічае ў папярочна-паласатай мышачнай тканіны, - гэта Dp427m (напрыклад, "m" для мышцы, каб адрозніць яе ад мозгу) і ўяўляе сабой вялікі бялок у форме палачкі з чатырма функцыянальнымі даменамі, размешчанымі пад сарколемой кардыяміяцытаў, асабліва ў рэбернай вобласці 29, 32. Dp427m, закадаваны генам DMD на Xp21.1, складаецца з 79 экзонаў, згенераваных у 2,2 мегабазы, і, такім чынам, з'яўляецца самым вялікім генам у нашым геноме8.
Некалькі ўнутраных промоторов пры МДД вырабляюць некалькі ўсечаных ізаформ дыстрафіну, некаторыя з якіх тканкаспецыфічныя.У параўнанні з Dp427m, Dp71m значна ўсечаны і не мае дамена з паўторам спектрыну або N-канцавога дамена ABD.Аднак Dp71m захоўвае С-канцавую структуру звязвання.У кардыяміяцытах роля Dp71m незразумелая, але было паказана, што ён лакалізуецца ў Т-канальчыках, што сведчыць аб тым, што ён можа дапамагаць рэгуляваць сувязь узбуджэння і скарачэння 33,34,35.Наколькі нам вядома, нядаўняму адкрыццю Dp71m у сардэчнай тканіны было мала ўвагі, але некаторыя даследаванні паказваюць, што ён звязаны з іённымі каналамі, якія актывуюцца расцяжэннем, і Масубучы выказаў здагадку, што гэта можа гуляць пэўную ролю ў рэгуляцыі nNOS33., 36. Пры гэтым Dp71 атрымаў значную ўвагу ў нейрафізіялогіі і даследаванні трамбацытаў, галінах, якія могуць даць зразумець ролю кардыяміяцытаў37,38,39.
У нервовай тканіны пераважна экспрессируется изоформа Dp71b, паведамляецца пра 14 изоформ38.Было паказана, што дэлецыя Dp71b, важнага рэгулятара каліевых каналаў аквапарыну 4 і Kir4.1 у цэнтральнай нервовай сістэме, змяняе пранікальнасць гематоэнцефаліческій бар'ера40.Улічваючы ролю Dp71b у рэгуляцыі іённых каналаў, Dp71m можа гуляць падобную ролю ў кардыяміяцытах.
Прысутнасць DGC ў рэберных гангліях адразу паказвае на ролю ў механатрансдукцыі, і сапраўды было паказана, што ён лакалізуецца разам з комплексамі інтэгрын-талін-вінкулін 41 .Больш за тое, улічваючы, што рэберны сегмент з'яўляецца цэнтрам папярочнай механотрансдукции, лакалізацыя Dp427m тут падкрэслівае яго ролю ў абароне клетак ад пашкоджанняў, выкліканых скарачэннем.Далей Dp427m ўзаемадзейнічае з актыній і цыташкілетам мікратрубачак, завяршаючы тым самым сувязь паміж унутрыклеткавым асяроддзем і пазаклеткавым матріксам.
N-канец, які змяшчае актын-звязвае дамен 1 (ABD1), складаецца з двух даменаў гамалогіі кальмодулина (CH), якія неабходныя для ўзаемадзеяння з F-актынам і замацавання изоформы γ-актыну ў сарколемме42,43.Дыстрафін можа спрыяць агульнай вязкапругкасці кардыяміяцытаў, прымацоўваючыся да субсарколеммальному цыташкілету, а яго лакалізацыя ў рэберных гангліях спрыяе яго ўдзелу ў механатрансдукцыі, а таксама ў механаабароне44,45.
Цэнтральны асноўны дамен складаецца з 24 спектрынападобных паўтаральных бялкоў, кожны з якіх мае даўжыню прыкладна 100 амінакіслотных рэшткаў.Паўторы спектрыну перамяжоўваюцца чатырма шарнірнымі даменамі, што надае бялку гнуткасць і высокую ступень расцяжымасці.Паўтары спектрыну дыстрафіну могуць разгортвацца ў межах фізіялагічнага дыяпазону сіл (15-30 пн), якія працягваюцца ад 21 нм да 84 нм, сіл, дасягальных для скарачэння міязіну 46 .Гэтыя асаблівасці паўтаральнага дамена спектрыну дазваляюць дыстрафіну дзейнічаць як малекулярны амартызатар.
Цэнтральны стрыжань Dp427m забяспечвае яго лакалізацыю ў сарколемме, у прыватнасці, за кошт гідрафобных і электрастатычных узаемадзеянняў з фасфатыдылсерынам 47,48.Цікава, што цэнтральнае ядро ​​дыстрафіну па-рознаму ўзаемадзейнічае з фасфаліпідамі саркалеммы ў тканінах шкілета і сэрца, што, магчыма, адлюстроўвае розныя заканамернасці вясны.крытычны, у той час як шкілетныя мышцы таксама звязаны з R10-R1249.
Для звязвання з γ-актынавым цыташкілетам неабходны ўчастак 11-17 спектрыну ABD2, які складаецца з асноўных амінакіслотных рэшткаў і адрозніваецца ад CH-дамена, які звязвае F-акцін.Мікратрубачкі ўзаемадзейнічаюць непасрэдна з асноўным даменам дыстрафіну, гэта ўзаемадзеянне патрабуе рэшткаў спектрынавых паўтораў 4-15 і 20-23, і прысутнасць анкірыну B патрабуецца для прадухілення адукацыі мікратрубачак на гэтым месцы.Трубкі адсутнічаюць 50,51,52.Было паказана, што разрыў паміж мікратрубачкамі і дыстрафінам пагаршае паталогію МДД за кошт павелічэння колькасці актыўных формаў кіслароду (X-ROS).
Дамен CR праз анкірын B з'яўляецца яшчэ адным якарам для сарколеммальных фасфаліпідаў52.Ankyrin-B і ankyrin-G неабходныя для рэбернай лакалізацыі дыстрафіну/DGC, і іх адсутнасць прыводзіць да дыфузнага сарколеммального малюнка DGC52.
Дамен CR змяшчае дамен звязвання WW, які непасрэдна ўзаемадзейнічае з матывам звязвання PPxY β-DG.Далучаючыся да комплексу дыстрафін-глікан, дыстрафін завяршае сувязь паміж унутраным і знешнім бакамі клеткі54.Гэтая сувязь мае вырашальнае значэнне для папярочна-паласатых цягліц, пра што сведчыць той факт, што парушэнне сувязі паміж ECM і ўнутранай часткай клеткі прыводзіць да мышачнай дыстрафіі, якая абмяжоўвае жыццё.
Нарэшце, CT-дамен - гэта высокакансерватыўная вобласць, якая ўтварае закручаную спіраль і мае вырашальнае значэнне для звязвання з α-дыстрабрэвінам і α1-,β1-сінтрафінамі55,56.α-дистробревин звязваецца з СТ-даменам дистрофина і забяспечвае дадатковую ўстойлівасць да дыстрафіну ў сарколемме57.
Падчас эмбрыянальнага і фетальнага развіцця Utrophin шырока экспрессируется ў розных тканінах, уключаючы эндотелиальные клеткі, нервовую тканіну і папярочна-паласатую мышачную тканіну58.Утрафін экспрэсуецца UTRN, размешчаным у храмасоме 6q, і з'яўляецца аўталогам дыстрафіну з 80% гамолагі бялку.Падчас развіцця утрофин лакалізуецца ў сарколемме, але прыкметна прыгнятаецца ў постнатальной папярочна-паласатай мышачнай тканіны, дзе ён замяняецца дыстрафінам.Пасля нараджэння лакалізацыя утрофина абмежаваная сухажыллямі і нервова-цягліцавымі злучэннямі шкілетных цягліц58,59.
Партнёры, якія звязваюць утрафін, у цэлым падобныя на партнёры дыстрафінаў, хоць былі апісаны некаторыя ключавыя адрозненні.Напрыклад, дыстрафін узаемадзейнічае з β-DG праз свой дамен WW, які стабілізуецца даменам ZZ (названым за яго здольнасць звязваць два іёны цынку) у яго вобласці CT, дзе рэшткі цистеиновой кіслаты 3307-3354 асабліва важныя для гэтага ўзаемадзеяння60. ., 61. Утрафін таксама звязваецца з β-DG праз дамен WW/ZZ, але дакладныя рэшткі, якія падтрымліваюць гэта ўзаемадзеянне, адрозніваюцца ад рэшткаў дыстрафіну (3307–3345 у дыстрафіну і 3064–3102 ва ўтрафіну) 60,61.Важна адзначыць, што звязванне утрофина з β-DG было прыкладна ў 2 разы ніжэйшым у параўнанні з дыстрафінам 61. Паведамляецца, што дыстрафін звязваецца з F-актынам праз спектрынавыя паўторы 11-17, у той час як аналагічныя сайты ў утрофине не могуць звязвацца з F-актынам нават пры высокія канцэнтрацыі, але могуць узаемадзейнічаць праз свае CH-дамены.Дзеянне 62,63,64.Нарэшце, у адрозненне ад дыстрафіну, утрафін не можа звязвацца з мікратрубачкамі51.
Біямеханічна паўторы спектрыну утрафіну маюць выразны ўзор разгортвання ў параўнанні з дыстрафінам65.Утрафін-спектрын паўтарае разгортванне пры больш высокіх сілах, падобна тытыну, але не дыстрафіну65.Гэта ўзгадняецца з яго лакалізацыяй і роляй у перадачы цвёрдай пругкай сілы ў месцах злучэння сухажылляў, але можа зрабіць утрафін менш прыдатным для дзеяння ў якасці малекулярнай спружыны ў буферных сілах, выкліканых скарачэннем 65 .У сукупнасці гэтыя дадзеныя сведчаць аб тым, што магчымасці механатрансдукцыі і механабуферызацыі могуць быць зменены ў прысутнасці празмернай экспрэсіі утрофина, асабліва з улікам розных партнёраў/механізмаў звязвання, аднак гэта патрабуе далейшага эксперыментальнага даследавання.
З функцыянальнага пункту гледжання той факт, што ўтрафін, як мяркуюць, мае падобныя эфекты з дыстрафінам, робіць яго патэнцыйнай мішэнню для лячэння МДД66,67.Фактычна, у некаторых пацыентаў з МДД была паказана залішняя экспрэсія утрофина, магчыма, у якасці кампенсаторнага механізму, і фенатып быў паспяхова адноўлены ў мышынай мадэлі з залішняй экспрэсіяй утрофина 68 .У той час як павышэнне рэгуляцыі утрофина з'яўляецца верагоднай тэрапеўтычнай стратэгіяй, разгляд фармальных і функцыянальных адрозненняў паміж утрофином і дыстрафінам і карыснасць індукцыі гэтай звышэкспрэсіі з правільнай лакалізацыяй уздоўж сарколеммы робіць доўгатэрміновую стратэгію утрофина ўсё яшчэ незразумелай.Характэрна, што жанчыны-носьбіты дэманструюць мазаічную карціну экспрэсіі утрофина, і суадносіны паміж дыстрафінам і утрофином могуць уплываць на ступень дылатацыйнай кардыяміяпатыі ў гэтых пацыентаў,69 хоць мышыныя мадэлі носьбітаў паказалі..
Дыстрагліканавы субкомплекс складаецца з двух бялкоў, α- і β-дыстрагліканаў (α-, β-DG), абодва транскрыбуюцца з гена DAG1 і затым посттрансляцыйна расшчапляюцца на два бялкі-кампаненты 71 .α-DG моцна гликозилирован ў пазаклеткавым аспекце DGCs і ўзаемадзейнічае непасрэдна з рэшткамі пролина ў ламинине α2, а таксама з агрынам72 і пикакулином73 і CT/CR вобласцю дыстрафіну73,74,75,76.Для яго ўзаемадзеяння з ECM неабходна O-звязанае гликозилирование, асабліва рэшткаў серина.Шлях гліказілявання ўключае мноства ферментаў, мутацыі якіх прыводзяць да мышачнай дыстрафіі (гл. таксама табл. 1).Сюды ўваходзяць О-манназілтрансфераза POMT2, фукуцін і звязаны з фукуцінам бялок (FKRP), дзве рыбітолфасфатрансферазы, якія дадаюць тандэмныя рыбітолфасфаты да ядра глікану, і бялок LARGE1, які дадае ксілозу і глюкозу.Лінейны поліцукрыд уронавай кіслаты, таксама вядомы як матрычны глікан на канцы глікану77.FKRP таксама ўдзельнічае ў развіцці і падтрыманні ECM, і мутацыі ў ім прыводзяць да зніжэння экспрэсіі ламініна α2 і α-DG77,78,79.Акрамя таго, FKRP можа таксама кіраваць фарміраваннем базальной пласцінкі і сардэчнага пазаклеткавага матрікса праз гліказіляваны фібранектын 80.
β-DG змяшчае матыў звязвання PPxY, які непасрэдна лакалізуе і секвеструе YAP12.Гэта цікавая знаходка, паколькі яна азначае, што DGC рэгулюе клеткавы цыкл кардыяміяцытаў.α-DH ў кардыяміяцытах нованароджаных ўзаемадзейнічае з агрином, які спрыяе рэгенерацыі сэрца і лізіс DGC76 з прычыны паспявання клетак.Па меры паспявання кардыяміяцытаў экспрэсія аггрыну зніжаецца на карысць ламініна, які, як мяркуюць, спрыяе прыпынку клеткавага цыклу76.Morikawa12 паказаў, што двайны накдаўн дыстрафіну і сальвадора, адмоўнага рэгулятара YAP, прыводзіць да гіперпраліферацыі кардыяміяцытаў у рубцы, які выклікае інфаркт.Гэта прывяло да захапляльнай ідэі, што маніпуляцыя YAP можа мець клінічнае значэнне для прадухілення страты тканіны пасля інфаркту міякарда.Такім чынам, выкліканы агрынам лізіс DGC можа прадстаўляць вось, якая дазваляе актываваць YAP і з'яўляецца патэнцыйным шляхам для рэгенерацыі сэрца.
Механічна α- і β-DG неабходныя для падтрымання ўзаемадзеяння паміж сарколеммой і базальным пластом 81 .Як α-DG, так і α7 інтэграцыі спрыяюць генерацыі сілы ў рэберным гангліі, а страта α-DG выклікае аддзяленне сарколеммы ад базальной пласцінкі, у выніку чаго тканіна шкілетных цягліц становіцца ўразлівай да пашкоджанняў, выкліканых скарачэннем.Як апісана раней, дыстрагліканавы комплекс рэгулюе агульны абарот DGC, дзе звязванне з роднасным лігандам ламінінам прыводзіць да фасфаралявання тыразіну PPPY-звязваючага матыву β-DG892.Фасфараляванне тыразіну тут спрыяе разборцы дыстрафіну, які пераварочвае комплекс DGC.Фізіялагічна гэты працэс моцна рэгулюецца, чаго няма пры мышачнай дыстрафіі82, хоць асноўныя механізмы, якія кантралююць гэты працэс, да канца не вывучаны.
Было паказана, што цыклічнае расцяжэнне актывуе шляхі ERK1/2 і AMPK праз комплекс дыстрафіну і роднасны бялок плекцін83.Разам плекцін і дыстраглікан неабходны не толькі для таго, каб дзейнічаць як каркас, але і для ўдзелу ў механатрансдукцыі, і накдаўн плектыну прыводзіць да зніжэння актыўнасці ERK1/2 і AMPK83.Плектын таксама звязваецца з прамежкавым філаментам цыташкілета дэзмінам, і было паказана, што празмерная экспрэсія дэзміну паляпшае фенатып захворвання ў мышэй mdx:desmin і mdx, мышынай мадэлі з падвойным накаўтам DMD84.Узаемадзейнічаючы з β-DG, плекцін ўскосна звязвае DGC з гэтым кампанентам цыташкілета.Акрамя таго, дистрогликан ўзаемадзейнічае з бялком 2, які звязвае рэцэптар фактару росту (Grb2), які, як вядома, удзельнічае ў перабудовах цыташкілета85.Было паказана, што актывацыя Ras інтэгрынам ажыццяўляецца праз Grb2, што можа забяспечыць патэнцыйны шлях для перакрыжаваных перашкод паміж інтэгрынамі і DGC86.
Мутацыі ў генах, якія ўдзельнічаюць у гліказіляванні α-DH, прыводзяць да так званай мышачнай дыстрафіі.Дыстрагліканапатыі дэманструюць клінічную гетэрагеннасць, але ў асноўным выкліканы парушэннем узаемадзеяння паміж α-DG і ламинином α277.Дыстрафігліканозы, выкліканыя першаснымі мутацыямі ў DAG1, як правіла, надзвычай рэдкія, верагодна, таму, што яны смяротныя для эмбрыёна87, што пацвярджае неабходнасць клеткавай сувязі з ECM.Гэта азначае, што большасць дыстрафічных гликановых захворванняў выклікана другаснымі мутацыямі бялку, звязанымі з гликозилированием.Напрыклад, мутацыі ў POMT1 выклікаюць надзвычай цяжкі сіндром Уокера-Варбурга, які характарызуецца анэнцэфаліяй і значна скарочанай працягласцю жыцця (менш за 3 гады)88.Аднак мутацыі FKRP пераважна выяўляюцца ў выглядзе мышачнай дыстрафіі пояса канечнасцяў (LGMD), якая звычайна (але не заўсёды) адносна лёгкая.Аднак было паказана, што мутацыі ў FKRP з'яўляюцца рэдкай прычынай WWS89.Шмат мутацый было выяўлена ў FKRP, з якіх мутацыя заснавальніка (c.826>A) часцей за ўсё выклікае LGMD2I90.
LGMD2I - гэта адносна лёгкая цягліцавая дыстрафія, патагенез якой заснаваны на парушэнні сувязі паміж пазаклеткавай матрікса і ўнутрыклеткавым цыташкілетам.Менш ясная ўзаемасувязь паміж генатыпам і фенатыпу ў пацыентаў з мутацыямі ў гэтых генах, і сапраўды гэтая канцэпцыя дастасавальная да іншых бялкоў DSC.Чаму некаторыя пацыенты з мутацыямі FKRP дэманструюць фенатып хваробы, які адпавядае WWS, а іншыя маюць LGMD2I?Адказ на гэтае пытанне можа заключацца ў i) на якім этапе шляху гліказілявання ўплывае мутацыя, або ii) у ступені гіпагліказілявання на любым дадзеным этапе.Гіпагліказіляванне α-DG можа ўсё яшчэ дазваляць некаторую ступень узаемадзеяння з ECM, што прыводзіць да больш мяккага агульнага фенатыпу, у той час як дысацыяцыя ад базальной мембраны павялічвае сур'ёзнасць фенатыпу захворвання.У пацыентаў з LGMD2I таксама развіваецца DCM, хоць гэта менш дакументавана, чым DMD, матывуючы тэрміновасць разумення гэтых мутацый у кантэксце кардыяміяцытаў.
Субкомплекс саркоспан-саркаглікан спрыяе адукацыі DHA і непасрэдна ўзаемадзейнічае з β-DH.У сардэчнай тканіны ёсць чатыры аднанакіраваных саркогликана: α, β, γ і δ91.Нядаўна было апісана, што місэнс-мутацыя c.218C>T у экзоне 3 гена SGCA і частковая гетерозиготная дэлецыя ў экзонах 7-8 выклікаюць LGMD2D92.Аднак у гэтым выпадку аўтары не ацэньвалі сардэчны фенатып.
Іншыя групы выявілі, што SGCD у свіных 93 і мышыных 94 мадэлях прыводзіць да зніжэння экспрэсіі бялку ў субкомплексе саркаглікана, парушаючы агульную структуру DGC і прыводзячы да DCM.Акрамя таго, 19% усіх пацыентаў з мутацыямі SGCA, SGCB або SGCG, як паведамлялася, мелі дылатацыйную кардыяміяпатыю, а 25% усіх пацыентаў таксама патрабавалася рэспіраторная падтрымка95.
Рэцэсіўныя мутацыі ў саркаглікане (SG) δ прыводзяць да памяншэння або поўнай адсутнасці саркагліканавых комплексаў і, такім чынам, DGC у сардэчнай тканіны і адказваюць за LGMD і звязаны з ім DCM96.Цікава, што дамінантна-адмоўныя мутацыі ў SG-δ спецыфічныя для сардэчна-сасудзістай сістэмы і з'яўляюцца прычынай сямейнай дылатацыйнай кардыяміяпатыі97.Было паказана, што дамінантна-адмоўныя мутацыі SG-δ R97Q і R71T стабільна экспрэсіруюцца ў кардыяміяцытах пацукоў без значнага парушэння агульнага DGC98.Аднак клеткі сэрца, якія нясуць гэтыя мутацыі, больш успрымальныя да пашкоджання саркалеммы, пранікальнасці і механічнай дысфункцыі пры механічным уздзеянні, што адпавядае фенатыпу DCM98.
Саркаспан (SSPN) - гэта тэтраспанін з масай 25 кДа, лакалізаваны ў субкомплексе саркаглікану і, як мяркуюць, служыць бялковым каркасам99,100.Як бялковы каркас, SSPN стабілізуе лакалізацыю і гліказіляванне α-DG99,101.Выяўлена, што празмерная экспрэсія SSPN у мышыных мадэлях павялічвае сувязь паміж цягліцай і ламінінам 102 .Акрамя таго, было паказана, што SSPN узаемадзейнічае з інтэгрынамі, што сведчыць аб ступені перакрыжаваных перашкод паміж дзвюма рэбернымі спайкамі, DGC і структурай глікапратэіна інтэгрын-талін-вінкулін100,101,102.Накдаўн SSPN таксама прывёў да павелічэння α7β1 у шкілетных цягліцах мышэй.
Нядаўняе даследаванне паказала, што залішняя экспрэсія саркаспана ўзмацняе паспяванне і гліказіляванне α-DG у сардэчнай тканіны незалежна ад накдаўну галактазіламінатрансферазы 2 (Galgt2) у мышынай мадэлі MDX, палягчаючы тым самым фенатып захворвання 101. Павышанае гліказіляванне дыстрагліканавага комплексу можа ўзмацніць узаемадзеянне з ECM, тым самым максімальна змякчаючы захворванне.Больш за тое, яны паказалі, што залішняя экспрэсія саркаспана зніжае ўзаемадзеянне β1D-интегрина з DGC, падкрэсліваючы магчымую ролю саркаспана ў рэгуляцыі комплексаў интегрина101.
Синтрофины - гэта сямейства невялікіх (58 кДа) бялкоў, якія лакалізуюцца ў DGCs, самі па сабе не валодаюць уласнай ферментатыўнай актыўнасцю і служаць малекулярнымі адаптарамі103,104.Было выяўлена пяць ізаформ (α-1, β-1, β-2, γ-1 і γ-2), якія дэманструюць тканкаспецыфічную экспрэсію, прычым ізаформа α-1 пераважна экспрэсуецца ў папярочна-паласатай мышачнай тканіны 105 .Синтрофины з'яўляюцца важнымі адаптарнымі вавёркамі, якія палягчаюць сувязь паміж дыстрафінам і сігнальнымі малекуламі, у тым ліку нейрональнай синтазой аксіду азоту (nNOS) у шкілетных цягліцах106.α-сінтрафін непасрэдна ўзаемадзейнічае з даменам паўтораў спектрыну дыстрафіну 16-17, які, у сваю чаргу, звязваецца з матывам, які звязвае nNOS106,107 PDZ.
Синтрофины таксама ўзаемадзейнічаюць з дыстрабрэвінам праз дамены звязвання PH2 і SU, і яны таксама ўзаемадзейнічаюць з цыташкілетам актыну 108 .Сапраўды, сінтрафіны, здаецца, адыгрываюць асабліва важную ролю ў рэгуляцыі цыташкілетнай дынамікі, а ізаформы α і β здольныя непасрэдна ўзаемадзейнічаць з F-актынам 108 і, такім чынам, верагодна, гуляюць ролю ў рэгуляцыі тэнсегрыці і біямеханікі клетак. эфект.Акрамя таго, было паказана, што сінтрафіны рэгулююць цыташкілет праз Rac1109.
Мадуляванне ўзроўню сінтрафіну можа аднавіць функцыю, і нядаўняе даследаванне з выкарыстаннем міні-дыстрафіну паказала, што канструкцыя ΔR4-R23/ΔCT здольная аднавіць α-сінтрафін, а таксама іншыя бялкі DGC да ўзроўню, параўнальнага з кардыяміяцытамі WT mdx.
У дадатак да іх ролі ў рэгуляцыі цыташкілета, сінтрафіны таксама добра дакументаваны ў рэгуляцыі іённых каналаў 111,112,113.PDZ-звязваючы матыў сінтрафінаў рэгулюе сардэчны вольтаж-залежны канал Nav1.5111, які гуляе ключавую ролю ў стварэнні сардэчнай узбудлівасці і праводнасці.Цікава, што ў мышынай мадэлі mdx каналы Nav1.5 былі паніжаны, і ў жывёл былі выяўленыя сардэчныя арытміі 111 .Акрамя таго, было паказана, што сямейства механаадчувальных іённых каналаў, канал пераходнага рэцэптарнага патэнцыялу (TRPC), рэгулюецца α1-сінтрафінам у сардэчнай тканіны 113, а інгібіраванне TRPC6 паляпшае арытміі ў мышынай мадэлі DMD112.Паведамляецца, што падвышаная актыўнасць TRPC6 пры МДД прыводзіць да сардэчных арытмій, якія палягчаюцца ў спалучэнні з PKG 112 .Механічна дэфіцыт дыстрафіну спрыяе індукаванаму расцяжэннем прытоку [Ca2+]i, які дзейнічае перад TRPC6, каб актываваць яго, як паказана ў кардыяміяцытах і гладкомышечных клетках сасудаў112,114.Гіперактывацыя TRPC6 для расцяжэння робіць яго галоўным механадатчыкам і патэнцыйнай тэрапеўтычнай мішэнню пры DMD112,114.
Страта дыстрафіну прыводзіць да лізісу або прыкметнага падаўлення ўсяго комплексу DGC з наступнай стратай многіх механопротекторных і механотрансдукционных функцый, што прыводзіць да катастрафічнага фенатыпу, які назіраецца ў папярочна-паласатай мышачнай тканіны пры МДД.Такім чынам, можа быць разумным лічыць, што RSK працуюць узгоднена і што асобныя кампаненты залежаць ад наяўнасці і функцыянавання іншых кампанентаў.Гэта асабліва актуальна для дыстрафіну, які, здаецца, неабходны для зборкі і лакалізацыі комплексу сарколеммы ў кардыяміяцытах.Кожны кампанент гуляе ўнікальную ролю ва ўкладзе ў агульную стабілізацыю сарколеммы, лакалізацыю ключавых дадатковых бялкоў, рэгуляцыю іённых каналаў і экспрэсію генаў, а страта аднаго бялку ў DGC прыводзіць да парушэння рэгуляцыі ўсяго міякарда.
Як паказана вышэй, многія бялкі DGC ўдзельнічаюць у механатрансдукцыі і перадачы сігналаў, і дыстрафін асабліва падыходзіць для гэтай ролі.Калі DGC знаходзіцца ў рэбрах, гэта пацвярджае меркаванне, што ён удзельнічае ў механотрансдукции нароўні з интегринами.Такім чынам, DGC фізічна падвяргаюцца анізатропнай перадачы сілы і ўдзельнічаюць у механасенсорнай і цыташкілетнай перабудове ўнутрыклеткавага мікраасяроддзя ў адпаведнасці з мадэллю тэнсегрыці.Акрамя таго, Dp427m буферызуе ўваходныя біямеханічныя сілы, пашыраючы паўторы спектрыну ў сваім цэнтральным дамене ядра, тым самым дзейнічаючы як механапратэктар, падтрымліваючы сілу раскручвання 25 пН у пашыраным дыяпазоне 800 нм.Расшчапляючыся, дыстрафін здольны «буфераваць» сілу скарачэння-паслаблення, якую ствараюць кардыяміяцыты10.Улічваючы разнастайнасць бялкоў і фасфаліпідаў, якія ўзаемадзейнічаюць з даменамі паўтораў спектрыну, цікава выказаць здагадку, ці змяняе раскручванне паўтораў спектрыну кінэтыку звязвання механаадчувальных бялкоў такім жа чынам, як талін116,117,118.Аднак гэта яшчэ не ўстаноўлена, і патрабуецца дадатковае расследаванне.