Молекулярный танец, поддерживающий биение сердца
Исследователи из Университета штата Вашингтон впервые с атомарной точностью доказали механизм, регулирующий длину белковых нитей в клетках сердечной мышцы. Открытие, опубликованное в Plos Biology, важно для понимания наследственных заболеваний сердца.
Суть механизма
- Актиновые филаменты — тонкие белковые нити в сердечной мышце — должны иметь строго одинаковую длину (~1 микрон) для синхронного сокращения.
- Белок тромодулин определяет правильную длину филамента и "закрывает" его конец, выступая в роли крышки.
- Если тромодулин присоединяется преждевременно, другой белок — лейомодин — вытесняет его, позволяя филаменту дорасти до нужного размера.
Медицинское значение
Нарушения в этом механизме из-за генетических мутаций в белках приводят к серьёзным заболеваниям:
- Кардиомиопатия (поражает сердечную мышцу), встречается у 1 из 500 человек в мире.
- Немалиновая миопатия (поражает скелетные мышцы).
"Мутации в этих белках обнаруживаются у пациентов с миопатией. Наша работа доказывает, что эти мутации вызывают проблемы, и предлагает стратегии для лечения", — говорит руководитель проекта Алла Костюкова.
Методология исследования
В течение семи лет учёные использовали передовые методы:
- Конструирование ключевых белков на генном уровне в плазмидах и их производство в бактериальных или сердечных клетках.
- Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) для изучения связывания белков на атомном уровне.
- Молекулярное динамическое моделирование для визуализации процессов.
"Это первый случай, когда это было показано с атомарной точностью... С нашими данными у нас наконец-то есть прямое доказательство", — заявил ведущий автор работы Дмитрий Толкачёв.
Исследователи планируют продолжить работу по выявлению других компонентов, регулирующих архитектуру тонких филаментов.