310 Vlekvrye staal kapillêre spoelbuis chemiese komponent, Die rol van distrofienglikoproteïenkomplekse in die meganotransduksie van spierselle

Dankie dat jy Nature.com besoek het.Jy gebruik 'n blaaierweergawe met beperkte CSS-ondersteuning.Vir die beste ervaring, beveel ons aan dat jy 'n opgedateerde blaaier gebruik (of versoenbaarheidsmodus in Internet Explorer deaktiveer).Daarbenewens, om deurlopende ondersteuning te verseker, wys ons die webwerf sonder style en JavaScript.
Sliders wat drie artikels per skyfie wys.Gebruik die terug- en volgende-knoppies om deur die skyfies te beweeg, of die skyfiebeheerknoppies aan die einde om deur elke skyfie te beweeg.

310 Vlekvrye staal kapillêre spoel buis verskaffers

Distrofien is die hoofproteïen van die distrofien-glikoproteïenkompleks (DGC) in skeletspiere en kardiomiosiete.Distrofien bind die aktien-sitoskelet aan die ekstrasellulêre matriks (ECM).Die skeuring van die verbinding tussen die ekstrasellulêre matriks en die intrasellulêre sitoskelet kan verwoestende gevolge hê vir die homeostase van skeletspierselle, wat tot 'n aantal spierdistrofieë lei.Daarbenewens lei verlies van funksionele DGC's tot progressiewe verwydde kardiomiopatie en voortydige dood.Distrofien dien as 'n molekulêre veer en DHA speel 'n sleutelrol in die handhawing van die integriteit van die sarkolemma.Boonop word bewyse versamel wat DGC aan meganistiese sein koppel, hoewel hierdie rol swak verstaan ​​word.Hierdie oorsigartikel het ten doel om 'n moderne siening van DGC's en hul rol in meganotransduksie te verskaf.Ons bespreek eers die komplekse verhouding tussen spierselmeganika en funksie, en hersien dan onlangse navorsing oor die rol van die distrofienglikoproteïenkompleks in meganotransduksie en instandhouding van spiersel biomeganiese integriteit.Laastens hersien ons die huidige literatuur om te verstaan ​​hoe DGC-sein met meganiese seinpaaie sny om potensiële toekomstige intervensiepunte uit te lig, met 'n spesifieke fokus op kardiomiopatie.
Selle is voortdurend in kommunikasie met hul mikro-omgewing, en 'n tweerigting-dialoog tussen hulle is nodig vir die interpretasie en integrasie van biomeganiese inligting.Biomeganika beheer belangrike daaropvolgende gebeurtenisse (bv. sitoskeletale herrangskikkings) deur die algehele sellulêre fenotipe in ruimte en tyd te beheer.Sentraal tot hierdie proses in kardiomiosiete is die kusstreek, die streek waar die sarkolemma verbind word met 'n sarkomeer wat bestaan ​​uit integrien-talien-vinkulien en distrofien-glikoproteïen (DGC) komplekse.Geheg aan die intrasellulêre sitoskelet, propageer hierdie diskrete fokale adhesies (FA's) 'n kaskade van biomeganiese en biochemiese sellulêre veranderinge wat differensiasie, proliferasie, organogenese, migrasie, siekteprogressie en meer beheer.Die omskakeling van biomeganiese kragte in biochemiese en/of (epi)genetiese veranderinge staan ​​bekend as meganotransduksie1.
Die integrien transmembraanreseptor 2 is lank reeds bekend om die ekstrasellulêre matriks in selle te anker en beide interne en eksterne sein te bemiddel.In parallel met integrine bind DGC's die ECM aan die sitoskelet, wat 'n kritieke skakel tussen die buite- en binnekant van die sel tot stand bring.Vollengte distrofien (Dp427) word hoofsaaklik in hart- en skeletspiere uitgedruk, maar word ook in weefsels van die sentrale senuweestelsel waargeneem, insluitend die retina en Purkinje-weefsel4.Mutasies in integrine en DGC is vermoedelik die oorsake van spierdistrofie en progressiewe verwydde kardiomiopatie (DCM) (Tabel 1)5,6.In die besonder, DMD mutasies wat kodeer vir die sentrale distrofien proteïen DGCs veroorsaak Duchenne spierdistrofie (DMD)7.DGC is saamgestel uit verskeie subkomplekse insluitend α- en β-distroglycan (α/β-DG), sarcoglycan-sarcospan, sintrofien en distrofien8.
Distrofien is 'n sitoskeletale proteïen gekodeer deur DMD (Xp21.1-Xp22) wat 'n sentrale rol speel in die handhawing van DGC.DGC handhaaf die integriteit van die sarcolemma, die plasmamembraan van gestreepte spierweefsel.Distrofien verswak verder skade wat veroorsaak word deur sametrekking deur op te tree as 'n molekulêre veer en molekulêre steier9,10.Vollengte distrofien het 'n molekulêre gewig van 427 kDa, maar as gevolg van die baie interne promotors in DMD, is daar verskeie natuurlik voorkomende afgeknotte isovorme, insluitend Dp7111.
Daar is getoon dat bykomstige proteïene gelokaliseer is na distrofien, insluitend ware meganotransduktors soos neuronale stikstofoksiedsintase (nNOS), Ja-geassosieerde proteïen (YAP), en caveolien-3, wat dus belangrike komponente van sellulêre sein verteenwoordig.Verbindings 12, 13, 14. Benewens adhesie, 'n sellulêre meganisme wat verband hou met interaksies tussen selle en die matriks, gevorm deur integrine en hul stroomaf teikens, verteenwoordig hierdie twee komplekse die koppelvlak tussen die "binne" en "buite" van die sel .Die beskerming van hierdie fokale adhesies teen abnormale vernietiging is van kritieke belang vir selgedrag en oorlewing.Daarbenewens ondersteun data dat distrofien 'n modulator is van meganosensitiewe ioonkanale, insluitend strek-geaktiveerde kanale, veral L-tipe Ca2+ kanale en TRPC 15 kanale.
Alhoewel distrofien belangrik is vir die homeostatiese funksie van gestreepte spierselle, is die presiese ondersteuningsmeganismes minder duidelik, veral die rol van distrofien en sy vermoë om as 'n meganosensor en meganiese beskermer op te tree.As gevolg van die verlies van distrofien, het verskeie onbeantwoorde vrae ontstaan, insluitend: is meganosensitiewe proteïene soos YAP en AMPK verkeerd gelokaliseer na die sarcolemma;Is daar oorspraak met integrine, omstandighede wat kan lei tot abnormale meganotransduksie?Al hierdie kenmerke kan bydra tot die ernstige DCM-fenotipe wat by pasiënte met DMD gesien word.
Daarbenewens het die assosiasie van veranderinge in sellulêre biomeganika met die algehele DMD-fenotipe belangrike kliniese implikasies.DMD is 'n X-gekoppelde spierdistrofie wat 1:3500-5000 mans affekteer, gekenmerk deur vroeë verlies aan mobiliteit (<5 jaar) en progressiewe DCM met 'n aansienlik slegter prognose as DCM van ander etiologieë16,17,18.
Die biomeganika van distrofienverlies is nie volledig beskryf nie, en hier hersien ons die bewyse wat die idee ondersteun dat distrofien wel 'n meganobeskermende rol speel, dws die handhawing van die integriteit van die sarkolemma, en is van kritieke belang in meganotransduksie.Daarbenewens het ons die bewyse hersien wat dui op belangrike oorspraak met integrine, wat spesifiek laminien α7β1D in gestreepte spierselle bind.
Invoegings en delesies is verantwoordelik vir 'n groot aantal mutasies in DMD, met 72% van mutasies wat deur sulke mutasies veroorsaak word19.Klinies kom DMD voor in die babajare (≤5 jaar) met hipotensie, positiewe Gower-teken, vertraagde vordering van ouderdomverwante veranderinge, verstandelike gestremdheid en skeletspieratrofie.Respiratoriese nood was histories die hoofoorsaak van dood by DMD-pasiënte, maar verbeterde ondersteunende sorg (kortikosteroïede, deurlopende positiewe lugwegdruk) het die lewensverwagting by hierdie pasiënte verhoog, en die mediaan ouderdom van DMD-pasiënte wat na 1990 gebore is, is 28,1 jaar 20 ,21 ..Soos pasiëntoorlewing egter toeneem, is die prognose van progressiewe DCM aansienlik erger in vergelyking met ander kardiomiopatiee16, wat lei tot eindstadium hartversaking, wat tans die hoofoorsaak van dood is, wat ongeveer 50% van DMD-sterftes uitmaak17,18.
Progressiewe DCM word gekenmerk deur verhoogde linkerventrikulêre dilatasie en voldoening, ventrikulêre dunner, verhoogde fibrovetterige infiltrasie, verminderde sistoliese funksie en verhoogde frekwensie van aritmieë.Die graad van DCM in pasiënte met DMD is byna universeel in laat adolessensie (90% tot 18 jaar oud), maar is teenwoordig in ongeveer 59% van pasiënte teen 10 jaar oud8,22.Dit is van kritieke belang om hierdie kwessie aan te spreek, aangesien linkerventrikulêre uitwerpfraksie geleidelik afgeneem het teen 'n koers van 1,6% per jaar23.
Kardiale aritmieë is algemeen by pasiënte met DMD, veral sinus-tagikardie en ventrikulêre tagikardie, en is die oorsaak van skielike hartdood22.Aritmieë is die gevolg van fibrovetterige infiltrasie, veral in die subbasale linkerventrikel, wat die terugkeerkring sowel as [Ca2+]i verwerkingsdisfunksie en ioonkanaaldisfunksie benadeel24,25.Erkenning van die kliniese kardiale presentasie is van kritieke belang, aangesien vroeë behandelingstrategieë die aanvang van ernstige DCM kan vertraag.
Die belangrikheid van die behandeling van kardiale disfunksie en skeletspier morbiditeit word getoon in 'n interessante studie wat 'n muismodel van DMD genaamd mdx26 gebruik het om die effekte van die verbetering van skeletspierweefsel te bestudeer sonder om die onderliggende hartprobleme wat in DMD teenwoordig is, aan te spreek.Hier het die skrywers 'n paradoksale 5-voudige toename in kardiale disfunksie getoon na verbetering in skeletspier, en muise het 'n beduidende vermindering in uitwerpfraksie gehad26.Verbeterde skeletspierfunksie laat hoër fisieke aktiwiteit toe om meer spanning op die miokardium te plaas, wat dit meer vatbaar maak vir algemene disfunksie.Dit beklemtoon die belangrikheid van die behandeling van DMD-pasiënte in die algemeen en waarsku teen skeletspierterapie alleen.
DGC's verrig verskeie addisionele funksies, naamlik om strukturele stabiliteit aan die sarkolemma te verskaf, 'n molekulêre steier te word wat as 'n seinskakel dien, meganosensitiewe ioonkanale te reguleer, die kern van kostemeganotransduksie, en deel te neem aan die oordrag van laterale krag in die gebied van die ribbes (Fig. 1b)..Distrofien speel 'n sentrale rol in hierdie vermoë, en as gevolg van die teenwoordigheid van baie interne promotors, is daar verskeie verskillende isovorme wat elkeen 'n ander rol in verskillende weefsels speel.Differensiële weefseluitdrukking van verskillende distrofienisovorme ondersteun die idee dat elke isovorm 'n ander rol speel.Byvoorbeeld, hartweefsel druk die volle lengte (Dp427m) sowel as die korter Dp71m isovorm van distrofien uit, terwyl skeletweefsel slegs die eerste van die twee uitdruk.Waarneming van die rol van elke subtipe kan nie net sy fisiologiese funksie openbaar nie, maar ook die patogenese van spierdistrofie.
Skematiese voorstelling van die vollengte distrofien (Dp427m) en die kleiner, afgeknotte Dp71 isovorm.Distrofien het 24 spektrienherhalings wat deur vier lusse geskei word, sowel as 'n aktienbindende domein (ABD), 'n sisteïenryke (CR) domein en 'n C-terminus (CT).Sleutelbindingsvennote is geïdentifiseer, insluitend mikrotubuli (MT's) en die sarcolemma.Daar is baie isovorme van Dp71, Dp71m verwys na die spierweefsel en Dp71b verwys na die senuweeweefsel isovorm.Dp71f verwys veral na die sitoplasmiese isovorm van neurone.b Die distrofien-glikoproteïenkompleks (DHA) is in die sarcolemma as geheel geleë.Biomeganiese kragte wissel tussen ECM en F-aktien.Let op moontlike oorspraak tussen DGC's en integrien-adhesie, Dp71 kan 'n rol speel in fokale adhesies.Geskep met Biorender.com.
DMD is die mees algemene spierdistrofie en word veroorsaak deur mutasies in DMD.Om ons huidige begrip van die rol van anti-distrofien ten volle te waardeer, is dit egter belangrik om dit in die konteks van DGC as 'n geheel te plaas.Die ander samestellende proteïene sal dus kortliks beskryf word.Die proteïensamestelling van DGC het in die laat 1980's begin bestudeer word, met besondere aandag aan distrofien.Koenig27,28, Hoffman29 en Ervasti30 het 'n belangrike ontdekking gemaak deur distrofien, 'n proteïen van 427 kDa in gestreepte spiere31, te identifiseer.
Vervolgens is getoon dat ander subkomplekse met distrofien geassosieer word, insluitend sarcoglycan, transsyn, distrofien subkompleks, disbrevien en sintrofiene8, wat saam die huidige DGC-model uitmaak.Hierdie afdeling sal eers die bewyse vir die rol van die DGC in meganosensoriese persepsie versprei terwyl die individuele komponente in detail ondersoek word.
Die vollengte distrofienisovorm teenwoordig in gestreepte spierweefsel is Dp427m (bv. "m" vir spiere om dit van die brein te onderskei) en is 'n groot staafvormige proteïen met vier funksionele domeine wat onder die kardiomiosiet sarkolemma geleë is, veral in die kusstreek 29, 32. Dp427m, gekodeer deur die DMD-geen op Xp21.1, bestaan ​​uit 79 eksons wat by 2,2 megabasisse gegenereer word en is dus die grootste geen in ons genoom8.
Verskeie interne promotors in DMD produseer veelvuldige afgeknotte distrofien-isovorme, waarvan sommige weefselspesifiek is.In vergelyking met Dp427m, is Dp71m aansienlik afgekap en het 'n spektrienherhalingsdomein of 'n N-terminale ABD-domein nie.Dp71m behou egter die C-terminale bindingstruktuur.In kardiomiosiete is die rol van Dp71m onduidelik, maar dit is getoon dat dit in T-buisies lokaliseer, wat daarop dui dat dit kan help om die opwekking-sametrekking-koppeling 33,34,35 te reguleer.Na ons kennis het die onlangse ontdekking van Dp71m in hartweefsel min aandag geniet, maar sommige studies dui daarop dat dit geassosieer word met strek-geaktiveerde ioonkanale, en Masubuchi het voorgestel dat dit 'n rol kan speel in die regulering van nNOS33., 36. Sodoende het Dp71 aansienlike aandag gekry in neurofisiologie en bloedplaatjienavorsing, gebiede wat insig kan gee in 'n rol in kardiomiosiete37,38,39.
In senuweeweefsel word die Dp71b-isovorm hoofsaaklik uitgedruk, met 14 isovorme wat aangemeld is38.Die verwydering van Dp71b, 'n belangrike reguleerder van aquaporin 4 en Kir4.1 kaliumkanale in die sentrale senuweestelsel, is getoon om bloed-breinversperring deurlaatbaarheid te verander40.Gegewe die rol van Dp71b in ioonkanaalregulering, kan Dp71m 'n soortgelyke rol in kardiomiosiete speel.
Die teenwoordigheid van DGC in die costale ganglia dui onmiddellik op 'n rol in meganotransduksie, en dit is inderdaad getoon dat dit saam met integrin-talin-vinkulien komplekse 41 gelokaliseer word.Verder, gegewe dat die kussegment 'n fokus vir transversale meganotransduksie is, beklemtoon die lokalisering van Dp427m hier die rol daarvan in die beskerming van selle teen skade wat veroorsaak word deur sametrekking.Verder is Dp427m in wisselwerking met aktien en die mikrotubuli-sitoskelet, waardeur die verband tussen die intrasellulêre omgewing en die ekstrasellulêre matriks voltooi word.
Die N-terminus wat aktienbindende domein 1 (ABD1) bevat, bestaan ​​uit twee kalmodulien homologie domeine (CH) wat benodig word vir interaksie met F-aktien en die anker van die y-aktien isovorm aan die sarcolemma42,43.Distrofien kan bydra tot die algehele viskoelastisiteit van kardiomiosiete deur aan die subsarkolemmale sitoskelet te heg, en die lokalisering daarvan in die costale ganglia ondersteun sy betrokkenheid by meganotransduksie sowel as meganobeskerming44,45.
Die sentrale kerndomein bestaan ​​uit 24 spektrienagtige herhalende proteïene, wat elk ongeveer 100 aminosuurreste lank is.Die spektrienherhalings word afgewissel met vier skarnierdomeine, wat die proteïenbuigsaamheid en 'n hoë mate van rekbaarheid gee.Distrofienspektrienherhalings kan ontvou binne 'n fisiologiese reeks kragte (15-30 pN) wat strek van 21 nm tot 84 nm, kragte haalbaar vir miosiensametrekking 46 .Hierdie kenmerke van die spektrienherhalingsdomein laat distrofien toe om as 'n molekulêre skokbreker op te tree.
Die sentrale staaf van Dp427m verseker sy lokalisering in die sarcolemma, veral deur hidrofobiese en elektrostatiese interaksies met fosfatidielserien 47,48.Interessant genoeg is die sentrale kern van distrofien verskillend in wisselwerking met sarcolemma-fosfolipiede in skelet- en hartweefsels, wat moontlik verskillende lentepatrone weerspieël.krities, terwyl skeletspiere ook met R10-R1249 geassosieer word.
Binding aan die γ-aktien-sitoskelet vereis die ABD2-spektrienherhaling 11–17-gebied, wat bestaan ​​uit basiese aminosuurreste en verskil van die F-aktienbindende CH-domein.Mikrotubuli wissel direk met die kerndomein van distrofien, hierdie interaksie vereis residue van spektrienherhalings 4-15 en 20-23, en die teenwoordigheid van ankyrien B is nodig om die vorming van mikrotubuli by hierdie plek te voorkom.Buise is afwesig 50,51,52.Daar is getoon dat 'n gaping tussen mikrotubuli en distrofien DMD-patologie vererger deur reaktiewe suurstofspesies (X-ROS) te verhoog.
Die CR-domein via ankyrin B is nog 'n anker vir sarkolemmale fosfolipiede52.Ankyrin-B en ankyrin-G word benodig vir riblokalisering van distrofien/DGC, en hul afwesigheid lei tot 'n diffuse sarkolemmale patroon van DGC52.
Die CR-domein bevat 'n WW-bindingsdomein wat direk met die PPxY-bindingsmotief van β-DG in wisselwerking tree.Deur aan die distrofien-glikaan-kompleks te heg, voltooi distrofien die skakel tussen die binne- en buitekant van die sel54.Hierdie verband is krities vir gestreepte spiere, soos blyk uit die feit dat ontwrigting van die verband tussen die ECM en die binnekant van die sel lei tot lewensbeperkende spierdistrofie.
Laastens is die CT-domein 'n hoogs gekonserveerde streek wat 'n opgerolde heliks vorm en is krities vir binding aan α-distrobrevien en α1-,β1-sintrofiene55,56.α-distrobrevien bind aan die CT-domein van distrofien en bied addisionele weerstand teen distrofien in die sarcolemma57.
Tydens embrioniese en fetale ontwikkeling word Utrofien wyd uitgedruk in verskeie weefsels, insluitend endoteelselle, senuweeweefsel en gestreepte spierweefsel58.Utrofien word uitgedruk deur UTRN geleë op chromosoom 6q en is 'n distrofien outoloog met 80% proteïenhomologie.Tydens ontwikkeling word utrofien in die sarkolemma gelokaliseer, maar word merkbaar onderdruk in postnatale gestreepte spierweefsel, waar dit deur distrofien vervang word.Na geboorte is die lokalisering van utrofien beperk tot tendons en neuromuskulêre aansluitings van skeletspiere58,59.
Utrofienbindingsvennote stem oor die algemeen ooreen met dié van distrofiene, hoewel sommige sleutelverskille beskryf is.Distrofien tree byvoorbeeld in wisselwerking met β-DG deur sy WW-domein, wat gestabiliseer word deur die ZZ-domein (genoem na sy vermoë om twee sinkione te bind) binne sy CT-gebied, waar sisteïensuurreste 3307-3354 veral belangrik is vir hierdie interaksie60 ., 61. Utrofien bind ook aan β-DG via die WW/ZZ-domein, maar die presiese residue wat hierdie interaksie ondersteun verskil van distrofienreste (3307-3345 in distrofien en 3064-3102 in utrofien) 60,61.Dit is belangrik dat utrofien se binding aan β-DG ongeveer 2 keer laer was in vergelyking met distrofien 61. Daar is gerapporteer dat distrofien aan F-aktien bind via spektrienherhalings 11–17, terwyl soortgelyke plekke in utrofien nie aan F-aktien kan bind nie, selfs nie by hoë konsentrasies, maar kan deur hul CH-domeine in wisselwerking tree.Aksie 62,63,64.Ten slotte, anders as distrofien, kan utrofien nie aan mikrotubules bind nie51.
Biomeganies het utrofienspektrienherhalings 'n duidelike ontvouingspatroon in vergelyking met distrofien65.Utrofien-spektrien herhaal ontplooiing by hoër kragte, soortgelyk aan titien, maar nie distrofien65 nie.Dit stem ooreen met sy lokalisering en rol in die oordrag van rigiede elastiese krag by tendon-aansluitings, maar kan utrofien minder geskik maak om as 'n molekulêre veer op te tree in bufferkragte wat deur sametrekking 65 geïnduseer word.Saamgevat dui hierdie data daarop dat meganotransduksie en meganobuffervermoëns verander kan word in die teenwoordigheid van utrofienooruitdrukking, veral gegewe verskillende bindingsvennote/meganismes, maar dit vereis verdere eksperimentele studie.
Vanuit 'n funksionele oogpunt maak die feit dat utrofien soortgelyke effekte as distrofien het, dit 'n potensiële behandelingsteiken vir DMD66,67.Trouens, daar is getoon dat sommige DMD-pasiënte utrofien oordruk, moontlik as 'n kompenserende meganisme, en die fenotipe is suksesvol herstel in 'n muismodel met utrofienooruitdrukking 68.Terwyl opregulering van utrofien 'n waarskynlike terapeutiese strategie is, maak die oorweging van die formele en funksionele verskil tussen utrofien en distrofien en die nut om hierdie ooruitdrukking met behoorlike lokalisering langs die sarcolemma te veroorsaak, die langtermynstrategie van utrofien steeds onduidelik.Opvallend is dat vroulike draers 'n mosaïekpatroon van utrofienuitdrukking toon, en die verhouding tussen distrofien en utrofien kan die graad van verwydde kardiomiopatie in hierdie pasiënte beïnvloed,69 alhoewel muriene modelle van draers getoon het..
Die distroglycan subkompleks bestaan ​​uit twee proteïene, α- en β-distroglycan (α-, β-DG), beide getranskribeer vanaf die DAG1 geen en dan post-translasie in twee komponent proteïene 71 geklief.α-DG is hoogs geglikosileerd in die ekstrasellulêre aspek van DGC's en tree direk in wisselwerking met prolienreste in laminien α2 sowel as met agrin72 en picaculin73 en die CT/CR-gebied van distrofien73,74,75,76.O-gekoppelde glikosilering, veral van serienresidu, word vereis vir die interaksie daarvan met die ECM.Die glikosileringsweg sluit baie ensieme in waarvan die mutasies tot spierdistrofie lei (sien ook Tabel 1).Dit sluit in die O-mannosieltransferase POMT2, fukutien en fukutien-verwante proteïen (FKRP), twee ribitol fosfotransferases wat tandem ribitol fosfate by die kern glikaan voeg, en die LARGE1 proteïen wat xilose en glukose byvoeg.Lineêre uronsuur-polisakkaried, ook bekend as die matriksglikaan aan die einde van die glikaan77.FKRP is ook betrokke by die ontwikkeling en instandhouding van die ECM, en mutasies daarin lei tot verminderde uitdrukking van laminien α2 en α-DG77,78,79.Daarbenewens kan FKRP ook die vorming van die basale lamina en die kardiale ekstrasellulêre matriks deur geglikosileerde fibronektien 80 rig.
β-DG bevat 'n PPxY-bindingsmotief wat YAP12 direk lokaliseer en sekwestreer.Dit is 'n interessante bevinding aangesien dit impliseer dat DGC die kardiomiosietselsiklus reguleer.α-DH in neonatale kardiomiosiete is in wisselwerking met agrien, wat hartherlewing en DGC76 lise as gevolg van sel rypwording bevorder.Soos kardiomiosiete volwasse word, neem aggrien-uitdrukking af ten gunste van laminien, wat vermoedelik bydra tot selsiklus-arrest76.Morikawa12 het getoon dat dubbele afbreek van distrofien en salvador, 'n negatiewe reguleerder van YAP, lei tot hiperproliferasie van kardiomiosiete in die infarktveroorsakende rumen.Dit het gelei tot die opwindende idee dat YAP-manipulasie van kliniese waarde kan wees om weefselverlies na miokardiale infarksie te voorkom.Agrin-geïnduseerde DGC-lisis kan dus 'n as verteenwoordig wat YAP-aktivering moontlik maak en 'n potensiële pad is vir kardiale herlewing.
Meganies word α- en β-DG vereis om interaksie tussen die sarcolemma en die basale laag 81 te handhaaf.Beide α-DG en α7 integrine dra by tot kraggenerering in die kosganglion, en verlies van α-DG veroorsaak skeiding van die sarcolemma van die basale lamina, wat skeletspierweefsel kwesbaar maak vir kontraksie-geïnduseerde skade.Soos voorheen beskryf, reguleer die distroglikaankompleks die algehele omset van DGCs, waar binding aan verwante ligand-laminien lei tot tirosienfosforilering van die PPPY-bindende motief van β-DG892.Tirosienfosforilering bevorder hier distrofienaftakeling, wat die DGC-kompleks omkeer.Fisiologies is hierdie proses hoogs gereguleer, wat afwesig is in spierdistrofie82, hoewel die onderliggende meganismes wat hierdie proses beheer nie ten volle verstaan ​​word nie.
Daar is getoon dat sikliese strek die ERK1/2- en AMPK-bane deur die distrofienkompleks en verwante proteïenplektien83 aktiveer.Saam word pektien en distroglycan nie net benodig om as 'n steier op te tree nie, maar ook om deel te neem aan meganotransduksie, en aftakeling van pektien lei tot 'n afname in die aktiwiteit van ERK1/2 en AMPK83.Plektien bind ook aan sitoskeletale intermediêre filament-desmin, en daar is getoon dat desmin-ooruitdrukking die siekte-fenotipe in mdx:desmin- en mdx-muise, 'n DMD84-dubbeluitklop-muismodel, verbeter.Deur interaksie met β-DG, bind pektien indirek DGC aan hierdie komponent van die sitoskelet.Daarbenewens tree distroglycan in wisselwerking met groeifaktor-reseptor-bindende proteïen 2 (Grb2), wat bekend is dat dit betrokke is by sitoskeletale herrangskikkings85.Daar is getoon dat Ras-aktivering deur integrien deur Grb2 bemiddel word, wat 'n moontlike pad vir oorspraak tussen integrine en DGC86 kan verskaf.
Mutasies in die gene betrokke by α-DH-glikosilering lei tot die sogenaamde spierdistrofie.Dystroglikanopatiee toon kliniese heterogeniteit maar word hoofsaaklik veroorsaak deur 'n ontwrigting in die interaksie tussen α-DG en laminien α277.Distrofiglikanoses wat veroorsaak word deur primêre mutasies in DAG1 is oor die algemeen uiters skaars, waarskynlik omdat hulle embrionies dodelik is87, wat dus die behoefte aan sellulêre assosiasie met ECM bevestig.Dit beteken dat die meeste distrofiese glikaansiektes veroorsaak word deur sekondêre proteïenmutasies wat met glikosilering geassosieer word.Mutasies in POMT1 veroorsaak byvoorbeeld die uiters ernstige Walker-Warburg-sindroom, wat gekenmerk word deur anenfalie en merkbaar verkorte lewensverwagting (minder as 3 jaar)88.FKRP-mutasies manifesteer egter hoofsaaklik as ledemaat-gordel spierdistrofie (LGMD), wat gewoonlik (maar nie altyd nie) relatief sag is.Daar is egter getoon dat mutasies in FKRP 'n seldsame oorsaak van WWS89 is.Baie mutasies is in FKRP geïdentifiseer, waarvan die stigtermutasie (c.826>A) meestal LGMD2I90 veroorsaak.
LGMD2I is 'n relatief ligte spierdistrofie waarvan die patogenese gebaseer is op die ontwrigting van die verband tussen die ekstrasellulêre matriks en die intrasellulêre sitoskelet.Minder duidelik is die verband tussen genotipe en fenotipe by pasiënte met mutasies in hierdie gene, en hierdie konsep is inderdaad van toepassing op ander DSC-proteïene.Waarom toon sommige pasiënte met FKRP-mutasies 'n siektefenotipe wat ooreenstem met WWS terwyl ander LGMD2I het?Die antwoord op hierdie vraag kan lê in i) watter stap van die glikosileringsweg deur die mutasie beïnvloed word, of ii) die mate van hipoglikosilasie by enige gegewe stap.Hipoglikosilering van α-DG kan steeds 'n mate van interaksie met die ECM toelaat wat 'n ligter algehele fenotipe tot gevolg het, terwyl dissosiasie van die basaalmembraan die erns van die siektefenotipe verhoog.Pasiënte met LGMD2I ontwikkel ook DCM, alhoewel dit minder gedokumenteer is as DMD, wat die dringendheid motiveer om hierdie mutasies in die konteks van kardiomiosiete te verstaan.
Die sarcospan-sarcoglycan subkompleks bevorder die vorming van DHA en tree direk op met β-DH.Daar is vier eenrigtingsarkoglikane in hartweefsel: α, β, γ en δ91.Dit is onlangs beskryf dat 'n c.218C>T missense mutasie in ekson 3 van die SGCA geen en 'n gedeeltelike heterosigotiese delesie in eksons 7–8 LGMD2D92 veroorsaak.In hierdie geval het die skrywers egter nie die kardiale fenotipe geëvalueer nie.
Ander groepe het gevind dat SGCD in porcine93 en mouse94 modelle lei tot verminderde proteïenuitdrukking in die sarcoglycan subkompleks, wat die algehele struktuur van DGC's ontwrig en tot DCM lei.Daarbenewens is berig dat 19% van alle pasiënte met SGCA-, SGCB- of SGCG-mutasies verwydde kardiomiopatie gehad het, en 25% van alle pasiënte het ook respiratoriese ondersteuning benodig95.
Resessiewe mutasies in sarcoglycan (SG) δ lei tot 'n vermindering of volledige afwesigheid van sarcoglycan komplekse en dus DGC in hartweefsel en is verantwoordelik vir LGMD en sy geassosieerde DCM96.Interessant genoeg is dominant-negatiewe mutasies in SG-δ spesifiek vir die kardiovaskulêre sisteem en is die oorsaak van familiële verwyde kardiomiopatie97.Daar is getoon dat SG-δ R97Q en R71T dominant-negatiewe mutasies stabiel uitgedruk word in rotkardiomiosiete sonder beduidende inkorting van totale DGC98.Hartselle wat hierdie mutasies dra, is egter meer vatbaar vir sarcolemma-skade, deurlaatbaarheid en meganiese disfunksie onder meganiese spanning, in ooreenstemming met die DCM98-fenotipe.
Sarcospan (SSPN) is 'n 25 kDa tetraspanien wat in die sarcoglycan subkompleks gelokaliseer is en word geglo om te dien as 'n proteïen steier99,100.As 'n proteïen steier, stabiliseer SSPN die lokalisering en glikosilering van α-DG99,101.Daar is gevind dat ooruitdrukking van SSPN in muismodelle binding tussen spier en laminien 102 verhoog.Daarbenewens is getoon dat SSPN met integrine interaksie het, wat die mate van oorspraak tussen die twee ribkommissure, DGC, en die integrien-talin-vinkulien-glikoproteïenstruktuur100,101,102 voorstel.Afslag van SSPN het ook gelei tot 'n toename in α7β1 in muis skeletspier.
'n Onlangse studie het getoon dat sarkospan-ooruitdrukking rypwording en glikosilering van α-DG in hartweefsel verhoog, onafhanklik van galaktosielaminotransferase 2 (Galgt2) afbreek in 'n mdx muismodel van DMD, en sodoende siekte fenotipe 101 verlig. die ECM, wat die siekte die meeste versag.Boonop het hulle getoon dat sarkospan-ooruitdrukking die interaksie van β1D-integrien met DGC's verminder, wat 'n moontlike rol vir sarcospan in die regulering van integrienkomplekse beklemtoon101.
Sintrofiene is 'n familie van klein (58 kDa) proteïene wat na DGC's lokaliseer, nie self intrinsieke ensiematiese aktiwiteit het nie, en dien as molekulêre adapters103,104.Vyf isovorme (α-1, β-1, β-2, γ-1 en γ-2) is geïdentifiseer wat weefselspesifieke uitdrukking toon, met die α-1 isovorm wat hoofsaaklik in gestreepte spierweefsel 105 uitgedruk word.Sintrofiene is belangrike adapterproteïene wat kommunikasie tussen distrofien en seinmolekules fasiliteer, insluitend neuronale stikstofoksiedsintese (nNOS) in skeletspier106.α-sintrofien tree direk in wisselwerking met die distrofien 16-17-spektrienherhalingsdomein, wat op sy beurt aan die nNOS106,107 PDZ-bindende motief bind.
Sintrofiene tree ook in wisselwerking met distrobrevien via die PH2- en SU-bindende domeine, en hulle is ook in wisselwerking met die aktien-sitoskelet 108.Inderdaad, sintrofiene blyk 'n besonder belangrike rol te speel in die regulering van sitoskeletale dinamika, en die α- en β-isovorme is in staat om direk met F-aktien 108 in wisselwerking te tree en speel dus waarskynlik 'n rol in die regulering van tensegriteit en die biomeganika van die sellulêre effek.Daarbenewens is getoon dat sintrofiene die sitoskelet deur Rac1109 reguleer.
Modulerende sintrofienvlakke kan funksie herstel, en 'n onlangse studie wat mini-distrofien gebruik het, het getoon dat die ΔR4-R23/ΔCT konstruk in staat was om α-sintrofien sowel as ander DGC proteïene te herstel tot vlakke vergelykbaar met WT mdx kardiomiosiete.
Benewens hul rol in die regulering van die sitoskelet, is sintrofiene ook goed gedokumenteer in die regulering van ioonkanale 111,112,113.Die PDZ-bindende motief van sintrofiene reguleer die hartspanning-afhanklike Nav1.5111-kanaal, wat 'n sleutelrol speel in die vestiging van kardiale prikkelbaarheid en geleiding.Interessant genoeg, in die mdx-muismodel is gevind dat Nav1.5-kanale afgereguleer is en kardiale aritmieë is gevind in die diere 111 .Daarbenewens is getoon dat 'n familie meganosensitiewe ioonkanale, die verbygaande reseptor potensiële kanaal (TRPC), gereguleer word deur α1-sintrofien in kardiale weefsel 113 en TRPC6 inhibisie is getoon om aritmieë in die DMD112 muismodel te verbeter.Daar is gerapporteer dat verhoogde TRPC6-aktiwiteit in DMD tot kardiale aritmieë lei, wat verlig word wanneer dit gekombineer word met PKG 112.Meganies bevorder distrofien-uitputting 'n strek-geïnduseerde invloei van [Ca2+]i wat stroomop van TRPC6 optree om dit te aktiveer, soos getoon in kardiomiosiete en vaskulêre gladdespierselle112,114.Hiperaktivering van TRPC6 om te rek maak dit 'n belangrike meganosensor en potensiële terapeutiese teiken in DMD112,114.
Verlies van distrofien lei tot lisis of merkbare onderdrukking van die hele DGC-kompleks, met daaropvolgende verlies van baie meganoprotektiewe en meganotransduksie funksies, wat lei tot die katastrofiese fenotipe wat in gestreepte spierweefsel in DMD gesien word.Daarom kan dit redelik wees om te oorweeg dat RSK'e saamwerk en dat individuele komponente afhanklik is van die teenwoordigheid en funksionering van ander komponente.Dit is veral waar vir distrofien, wat blykbaar nodig is vir die samestelling en lokalisering van die sarkolemma-kompleks in kardiomiosiete.Elke komponent speel 'n unieke rol om by te dra tot algehele stabilisering van die sarkolemma, lokalisering van sleutel bykomstige proteïene, regulering van ioonkanale en geenuitdrukking, en die verlies van 'n enkele proteïen in die DGC lei tot wanregulering van die hele miokardium.
Soos hierbo getoon, is baie DGC-proteïene betrokke by meganotransduksie en sein, en distrofien is veral geskik vir hierdie rol.As DGC in die ribbes geleë is, bevestig dit die mening dat dit saam met integrine aan meganotransduksie deelneem.Dus, DGC's ondergaan fisies anisotropiese kragoordrag en neem deel aan meganosensoriese en sitoskeletale herrangskikking van die intrasellulêre mikro-omgewing, in ooreenstemming met die tensegriteitsmodel.Daarbenewens buffer Dp427m inkomende biomeganiese kragte deur spektrienherhalings binne sy sentrale kerndomein uit te brei, om sodoende as 'n meganoprotector op te tree deur 'n 25 pN afwikkelkrag oor 'n uitgebreide 800 nm reeks te handhaaf.Deur te verdeel, is distrofien in staat om die krag van sametrekking-ontspanning wat deur kardiomiosiete geproduseer word, te "buffer".Gegewe die diversiteit van proteïene en fosfolipiede wat met spektrienherhalingsdomeine in wisselwerking tree, is dit interessant om te spekuleer of spektrienherhalingsafwikkeling die bindingskinetika van meganosensitiewe proteïene verander op 'n wyse soortgelyk aan dié van talin116,117,118.Dit is egter nog nie vasgestel nie en verdere ondersoek is nodig.