stringtranslate.com

Миомезин

Детальное изображение области M-диапазона саркомера. [1] Миомезин связан с миозином на его N-конце. Обскурин соединяет димеры миомезина и связывается с С-концом тайтина. Считается, что взаимодействие миомезин-титин жизненно важно для выполнения механических функций киназного домена Ser/Thr тайтина. [2]

Миомезин представляет собой семейство белков , обнаруженных в М-линии структуры саркомера . Миомезин имеет различные формы по всему телу в поперечно-полосатых мышцах со специализированными функциями. Сюда входят как медленные , так и быстрые мышечные волокна. Миомезин состоит из 13 доменов, включая уникальный N-концевой , за которым следуют два иммуноглобулиноподобных (Ig) домена, пять доменов фибронектина типа III (Fn) и еще пять доменов Ig. Все эти домены способствуют связыванию, что указывает на то, что миомезин регулируется посредством связывания. [3]

Функции

Структура саркомера

Саркомер и структура М-диапазона. [3] (а) электронная микрофотография саркомера сердечной мышцы мыши. (б) схема расположения саркомера из (а). Толстые нити миозина имеют синий цвет, тонкие нити актина — оранжевые, Z-диски — черные, а М-диск — серо-белый. (в) Схема состава M-диапазона M-линий. (г) Гексагональная решетка М-диапазона на основе срезов электронной микроскопии. Синие кружки обозначают миозин, розовые кружки — связывающие нити, а черные линии — положение связывающего материала.

Миомезин играет важную роль в структуре саркомеров. Они находятся в области М-диапазона саркомера, между толстыми нитями ( миозином ). Его основная цель в этом случае — обеспечить структурную целостность путем соединения антипараллельных волокон миозина и нитей тайтина, которые соединены с Z-дисками . [3] Эти нити миозина образуют гексагональную решетку с тайтином и миомезином. Такая форма позволяет М-диапазону выдерживать большие конформационные изменения во время мышечного сокращения и возвращаться к исходной форме после расслабления. [4] Поскольку область Z-диска саркомера очень жесткая и неспособна сгибаться при сокращении, эластичная активность миомезина в M-диапазоне делает возможным сокращение мышц, поскольку он действует как молекулярная пружина. [3]

Сборка саркомера

Было показано, что помимо активности саркомера миомезин также играет роль в сборке саркомера. Для внедрения миомезина в саркомер должны присутствовать миозин и тайтин, что указывает на то, что миомезин является последним компонентом, который добавляется во время сборки решетки. Считается, что это отложенное добавление связано с тем, что миомезин выполняет функцию «проверки целостности», гарантируя правильность формирования саркомера и контролируя его целостность. Это чрезвычайно важно, поскольку если хотя бы один участок М-линии отсутствует, А-полоса саркомера разрушится и мышца будет парализована. [4]

Реакция на травму

Также было показано, что миомезин играет роль в реакции и экспрессии травм. Ранее считалось, что шапероны миозина являются первым сигналом о повреждении саркомера, но недавние исследования показывают поток экспрессии гена myomesin1a намного раньше, чем у миозина, что позволяет предположить, что в поперечнополосатых мышцах существует миомезин-зависимый путь реакции на повреждение. Кроме того, считается, что этот ген можно использовать в качестве усиленного биомаркера повреждения саркомера по сравнению с нынешним биомаркером — мышечной креатинкиназой (CKM) . При тестировании in vivo на рыбках данио экспрессия миомы1а проявлялась намного раньше, чем креатинкиназы, что указывает на то, что последняя менее специфична для мышечных заболеваний. Это поддерживает использование анализов миомезина для выявления мышечных патологий раньше, чем это происходит в настоящее время. [4]

Варианты миомезина

Домены семейства миомезинов. [3] Партнеры по связыванию показаны фиолетовым цветом. ( а ) миомезин 1: EH-последовательность, варианты сплайсинга S и H показаны зеленым цветом. (б) миомезин 2: имеет N-конец заметно меньше, чем миомезин 1. (в) миомезин 3: короче, чем миомезин 2.

Существует три типа миомезина, которые встречаются в различных поперечно-полосатых мышцах тела: миомезин 1, миомезин 2 и миомезин 3. Считается, что каждый миомезин связывается с миозином в разных местах, регулируя образование М-полосы. [3]

Миомезин 1

Миомезин 1 является наиболее изученной формой миомезина из-за его присутствия во всех поперечно-полосатых мышцах и того, что он является самым крупным из класса миомезина. Иногда его просто называют миомезином из-за его широкого распространения. Миомезин 1 обнаруживается в основном на линиях M4/M4' М-диапазона. Он кодируется геном MYOM1 . Существует два варианта миомезина 1: один расположен между доменами My6 и My7, а другой - на конце С-конца после домена My13. Приоритетный вариант известен как последовательность эмбрионального сердца (EH) , а последний, который был обнаружен только у птиц, называется вариантом сплайсинга H или S (H означает сердце, а S — скелет). EH-миомезин может быть обнаружен во время эмбрионального развития сердца человека (позже заменен миомезином 2). По мере взросления мышцы уровень EH-миомезина снижается в пользу миомезина 1 без генетических изменений. [5]

Миомезин 2

Миомезин 2 (также известный как М-белок ) расположен в линии М1 М-диапазона. Он кодируется геном MYOM2 . В настоящее время известен только один вариант миомезина 2, и его можно обнаружить в быстрых скелетных мышцах и сердечных мышцах взрослых . [3] Было показано, что миомезин 2 имеет обратную связь с экспрессией EH-миомезина; по мере созревания сердечной мышцы уровень EH-миомезина снижается, а уровень миомезина 2 повышается. [5]

Миомезин 3

Миомезин 3 наименее исследован в классе миомезинов, поскольку он был открыт совсем недавно. Он кодируется геном MYOM3 . Он расположен в линиях M6/M6' М-диапазона и экспрессируется в промежуточных скелетных мышцах и сердечных мышцах взрослых (особенно в левом желудочке и левом предсердии ). [3] MYOM3 особенно экспрессируется в скелетных мышцах новорожденных , экстраокулярных мышцах , медленных мышцах и скелетных волокнах IIA. Миомезин 3 — единственный член семейства белков миомезина, который полностью отсутствует в сердечной экспрессии. Миомезин 3 демонстрирует обратную зависимость с миомезином 2. [2]

Патологии

Атрофия миокарда

Дефицит миомезина 1 вызывает атрофию и дисфункцию его тканей. [3] В кардиомиоцитах длина и однородность саркомера уменьшаются при отсутствии MYOM1 , что приводит к уменьшению размера кардиомиоцитов. Это также связано с проблемами сократительной функции из-за нарушения уровня кальция в тканях. [6]

Дилатационная кардиомиопатия (ДКМП)

Повторное появление EH-миомезина в сердечных мышцах взрослых было связано с дилатационной кардиомиопатией . До сих пор неясно, помогает ли эта экспрессия стабилизировать саркомер во время интенсивных сокращений или это результат смещения нитей саркомера из-за уменьшения сократительных сил. Было показано, что это необычное выражение является результатом измененного альтернативного сплайсинга . [5]

Рекомендации

  1. ^ Гаутель М., Джинович-Каруго К. (январь 2016 г.). Линдстедт С.Л., Хоппелер Х.Х. (ред.). «Саркомерный цитоскелет: от молекул к движению». Журнал экспериментальной биологии . 219 (Часть 2): 135–145. дои : 10.1242/jeb.124941 . PMID  26792323. S2CID  1066259.
  2. ^ ab Шенауэр Р., Ланге С., Хирши А., Элер Э., Перриард Дж. К., Агаркова I (февраль 2008 г.). «Миомезин 3, новый структурный компонент М-диапазона поперечнополосатых мышц». Журнал молекулярной биологии . 376 (2): 338–351. дои : 10.1016/j.jmb.2007.11.048. ПМИД  18177667.
  3. ^ abcdefghi Ламбер Э.П., Гишени П., Пиноцис Н. (март 2022 г.). «Роль белков миомезина M-диапазона в целостности мышц и сердечных заболеваниях». Журнал биомедицинской науки . 29 (1): 18. дои : 10.1186/s12929-022-00801-6 . ПМЦ 8900313 . ПМИД  35255917. 
  4. ^ abc Прилл К., Карлайл С., Стэннард М., Виндзор Рид П.Дж., Пилигрим Д.Б. (23 октября 2019 г.). «Миомезин является частью пути целостности, который реагирует на повреждение саркомера и заболевание». ПЛОС ОДИН . 14 (10): e0224206. Бибкод : 2019PLoSO..1424206P. дои : 10.1371/journal.pone.0224206 . ПМК 6808450 . ПМИД  31644553. 
  5. ^ abc Ланге С., Пиноцис Н., Агаркова И., Элер Э. (март 2020 г.). «М-диапазон: недооцененная часть саркомера». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Исследования молекулярных клеток . Биология кардиомиоцитов: новые пути дифференцировки и регенерации. 1867 (3): 118440. doi :10.1016/j.bbamcr.2019.02.003. ПМК 7023976 . ПМИД  30738787. 
  6. ^ Ханг С, Сун Ю, Ли Ю, Чжан С, Чанг Ю, Бай Р и др. (февраль 2021 г.). «Нокаут MYOM1 в кардиомиоцитах человека приводит к атрофии миокарда за счет нарушения гомеостаза кальция». Журнал клеточной и молекулярной медицины . 25 (3): 1661–1676. дои : 10.1111/jcmm.16268. ПМЦ 7875908 . ПМИД  33452765.