Нерђајући челик 347 / 347Х Заварене калемове цеви, хемичка компонента, улога комплекса гликопротеина дистрофина у механотрансдукцији мишићних ћелија

Хвала вам што сте посетили Натуре.цом.Користите верзију претраживача са ограниченом подршком за ЦСС.За најбоље искуство препоручујемо да користите ажурирани прегледач (или онемогућите режим компатибилности у Интернет Екплорер-у).Поред тога, да бисмо обезбедили сталну подршку, приказујемо сајт без стилова и ЈаваСцрипт-а.
Клизачи који приказују три чланка по слајду.Користите дугмад назад и следећи да бисте се кретали кроз слајдове или дугмад контролора слајдова на крају да бисте се кретали кроз сваки слајд.

Дистрофин је главни протеин дистрофин-гликопротеинског комплекса (ДГЦ) у скелетним мишићима и кардиомиоцитима.Дистрофин везује актински цитоскелет за екстрацелуларни матрикс (ЕЦМ).Прекид везе између екстрацелуларног матрикса и интрацелуларног цитоскелета може имати разорне последице по хомеостазу ћелија скелетних мишића, што доводи до бројних мишићних дистрофија.Поред тога, губитак функционалних ДГЦ-а доводи до прогресивне проширене кардиомиопатије и преране смрти.Дистрофин делује као молекуларни извор, а ДХА игра кључну улогу у одржавању интегритета сарколеме.Штавише, гомилају се докази који повезују ДГЦ са механичком сигнализацијом, иако је ова улога и даље слабо схваћена.Овај прегледни чланак има за циљ да пружи модеран поглед на ДГЦ и њихову улогу у механотрансдукцији.Прво разговарамо о сложеном односу између механике и функције мишићних ћелија, а затим прегледамо недавна истраживања о улози комплекса гликопротеина дистрофина у механотрансдукцији и одржавању биомеханичког интегритета мишићних ћелија.На крају, прегледамо тренутну литературу да бисмо разумели како се ДГЦ сигнализација укршта са путевима механосигнализације да бисмо истакли потенцијалне будуће тачке интервенције, са посебним фокусом на кардиомиопатију.
Ћелије су у сталној комуникацији са својим микроокружењем, а двосмерни дијалог између њих је неопходан за интерпретацију и интеграцију биомеханичких информација.Биомеханика контролише кључне накнадне догађаје (нпр. преуређење цитоскелета) контролишући укупни ћелијски фенотип у простору и времену.Централно за овај процес у кардиомиоцитима је обални регион, регион где се сарколема повезује са саркомером састављеном од комплекса интегрин-талин-винкулин и дистрофин-гликопротеин (ДГЦ).Везане за интрацелуларни цитоскелет, ове дискретне фокалне адхезије (ФА) пропагирају каскаду биомеханичких и биохемијских промена ћелија које контролишу диференцијацију, пролиферацију, органогенезу, миграцију, прогресију болести и још много тога.Претварање биомеханичких сила у биохемијске и/или (епи)генетске промене је познато као механотрансдукција1.
Одавно је познато да интегрински трансмембрански рецептор 2 учвршћује екстрацелуларни матрикс у ћелијама и посредује и унутрашњу и спољашњу сигнализацију.Паралелно са интегринима, ДГЦ везују ЕЦМ за цитоскелет, успостављајући критичну везу између спољашњости и унутрашњости ћелије3.Дистрофин пуне дужине (Дп427) је првенствено изражен у срчаним и скелетним мишићима, али се такође примећује у ткивима централног нервног система, укључујући мрежњачу и Пуркиње ткиво4.Сматра се да су мутације интегрина и ДГЦ узроци мишићне дистрофије и прогресивне проширене кардиомиопатије (ДЦМ) (Табела 1)5,6.Конкретно, ДМД мутације које кодирају ДГЦ протеина централног дистрофина узрокују Душенову мишићну дистрофију (ДМД)7.ДГЦ се састоји од неколико подкомплекса укључујући α- и β-дистрогликан (α/β-ДГ), саркогликан-спанин, дистрофин и дистрофин 8.
Дистрофин је протеин цитоскелета кодиран ДМД (Ксп21.1-Ксп22) који игра централну улогу у одржавању ДГЦ.ДГЦ одржава интегритет сарколеме, плазма мембране пругасто-пругастог мишићног ткива.Дистрофин даље ублажава оштећења изазвана контракцијом делујући као молекуларна опруга и молекуларна скела9,10.Дистрофин пуне дужине има молекулску тежину од 427 кДа, међутим, због многих унутрашњих промотера у ДМД-у, постоји неколико природно присутних скраћених изоформа, укључујући Дп7111.
Показало се да су помоћни протеини локализовани на дистрофин, укључујући праве механотрансдукторе као што су неуронска синтаза азот оксида (нНОС), протеин повезан са Иес (ИАП) и кавеолин-3, чиме представљају важне компоненте ћелијске сигнализације.Једињења 12, 13, 14. Поред адхезије, ћелијског механизма повезаног са интеракцијама између ћелија и матрикса, формираног од интегрина и њихових низводних мета, ова два комплекса представљају интерфејс између „унутрашње“ и „спољашње“ ћелије. .Заштита ових фокалних адхезија од абнормалног уништења је критична за понашање и опстанак ћелија.Поред тога, подаци потврђују да је дистрофин модулатор механосензитивних јонских канала, укључујући канале који се активирају истезањем, посебно Ца2+ канале Л-типа и ТРПЦ 15 канале.
Иако је дистрофин важан за хомеостатску функцију попречнопругастих мишићних ћелија, прецизни механизми подршке су мање јасни, посебно улога дистрофина и његова способност да делује као механосензор и механички заштитник.Због губитка дистрофина, појавило се неколико питања без одговора, укључујући: да ли су механосензитивни протеини као што су ИАП и АМПК погрешно лоцирани у сарколему;Да ли постоје преслушавања са интегринима, околности које могу довести до абнормалне механотрансдукције?Све ове карактеристике могу допринети озбиљном ДЦМ фенотипу који се примећује код пацијената са ДМД.
Поред тога, повезаност промена у ћелијској биомеханици са укупним фенотипом ДМД има важне клиничке импликације.ДМД је Кс-везана мишићна дистрофија која погађа 1:3500–5000 мушкараца, коју карактерише рани губитак покретљивости (<5 година) и прогресивни ДЦМ са значајно лошијом прогнозом од ДЦМ ​​друге етиологије16,17,18.
Биомеханика губитка дистрофина није у потпуности описана, а овде разматрамо доказе који подржавају идеју да дистрофин заиста игра механопротективну улогу, тј. одржава интегритет сарколеме, и да је критичан у механотрансдукцији.Поред тога, прегледали смо доказе који сугеришу важно унакрсно преслушавање са интегринима, посебно везивањем ламинина α7β1Д у ћелијама пругастих мишића.
Инсерције и делеције су одговорне за велики број мутација у ДМД, при чему је 72% мутација узроковано таквим мутацијама19.Клинички, ДМД се манифестује у детињству (≤5 година) хипотензијом, позитивним Говеровим знаком, одложеном прогресијом промена повезаних са узрастом, менталном ретардацијом и атрофијом скелетних мишића.Респираторни дистрес је историјски био водећи узрок смрти код пацијената са ДМД, али је побољшана подршка (кортикостероиди, континуирани позитиван притисак у дисајним путевима) повећала очекивани животни век код ових пацијената, а средња старост пацијената са ДМД рођених после 1990. је 28,1 година 20,21 ..Међутим, како се преживљавање пацијената повећава, прогноза прогресивне ДЦМ је значајно лошија у поређењу са другим кардиомиопатијама16, што доводи до завршне срчане инсуфицијенције, која је тренутно водећи узрок смрти, чинећи приближно 50% смрти од ДМД17,18.
Прогресивни ДЦМ карактерише повећана дилатација и поклапање леве коморе, вентрикуларно стањивање, повећана фибромасна инфилтрација, смањена систолна функција и повећана учесталост аритмија.Степен ДЦМ код пацијената са ДМД је скоро универзалан у касној адолесценцији (90% до 18 година), али је присутан код приближно 59% пацијената до 10. године живота8,22.Решавање овог проблема је од кључног значаја јер ејекциона фракција леве коморе стално опада по стопи од 1,6% годишње23.
Срчане аритмије су честе код пацијената са ДМД, посебно синусна тахикардија и вентрикуларна тахикардија, и узрок су изненадне срчане смрти22.Аритмије су резултат фибромасне инфилтрације, посебно у суббазалној левој комори, што отежава повратно коло, као и дисфункцију [Ца2+]и процесирања и дисфункцију јонских канала24,25.Препознавање клиничке срчане презентације је критично, јер ране стратегије лечења могу одложити почетак тешке ДЦМ.
Важност лечења срчане дисфункције и морбидитета скелетних мишића приказана је у занимљивој студији која је користила мишји модел ДМД-а назван мдк26 за проучавање ефеката побољшања ткива скелетних мишића без решавања основних срчаних проблема присутних у ДМД-у.Овде су аутори показали парадоксално петоструко повећање срчане дисфункције након побољшања скелетних мишића, а мишеви су имали значајно смањење ејекционе фракције26.Побољшана функција скелетних мишића омогућава већу физичку активност да више оптерећује миокард, чинећи га подложнијим општој дисфункцији.Ово наглашава важност лечења пацијената са ДМД уопште и упозорава на само терапију скелетним мишићима.
ДГЦ обављају неколико додатних функција, наиме, обезбеђују структурну стабилност сарколеме, постају молекуларна скела која делује као сигнална веза, регулише механосензитивне јонске канале, језгро косталне механотрансдукције и учествује у преносу латералне силе у пределу ребра (сл. 1б)..Дистрофин игра централну улогу у овој способности, а због присуства многих унутрашњих промотера, постоји неколико различитих изоформа, од којих свака игра различиту улогу у различитим ткивима.Диференцијална експресија ткива различитих изоформа дистрофина подржава идеју да свака изоформа игра различиту улогу.На пример, срчано ткиво изражава пуну дужину (Дп427м) као и краћу Дп71м изоформу дистрофина, док скелетно ткиво изражава само прву од та два.Посматрање улоге сваког подтипа може открити не само његову физиолошку функцију, већ и патогенезу мишићне дистрофије.
Шематски приказ дистрофина пуне дужине (Дп427м) и мање, скраћене изоформе Дп71.Дистрофин има 24 спектринска понављања раздвојена са четири петље, као и домен који везује актин (АБД), домен богат цистеином (ЦР) и Ц-терминус (ЦТ).Идентификовани су кључни партнери за везивање, укључујући микротубуле (МТ) и сарколему.Постоји много изоформа Дп71, Дп71м се односи на мишићно ткиво, а Дп71б се односи на изоформу нервног ткива.Конкретно, Дп71ф се односи на цитоплазматску изоформу неурона.б Дистрофин-гликопротеински комплекс (ДХА) се налази у сарколеми као целини.Биомеханичке силе се пребацују између ЕЦМ и Ф-актина.Обратите пажњу на потенцијално преслушавање између ДГЦ-а и адхезије интегрина, Дп71 може играти улогу у фокалним адхезијама.Креирано са Биорендер.цом.
ДМД је најчешћа мишићна дистрофија и узрокована је мутацијама у ДМД.Међутим, да бисмо у потпуности ценили наше тренутно разумевање улоге анти-дистрофина, важно је да га ставимо у контекст ДГЦ-а у целини.Дакле, остали саставни протеини ће бити укратко описани.Састав протеина ДГЦ почео је да се проучава касних 1980-их, са посебном пажњом на дистрофин.Коениг27,28, Хоффман29 и Ервасти30 су направили важно откриће идентификовањем дистрофина, протеина од 427 кДа у пругасто-пругастим мишићима31.
Касније се показало да су други подкомплекси повезани са дистрофином, укључујући саркогликан, трансмембрански подкомплекс дистрофина, дисбревин и синтрофине8, који заједно чине тренутни ДГЦ модел.Овај одељак ће прво дисеминирати доказе о улози ДГЦ-а у механосензорној перцепцији уз детаљно испитивање појединачних компоненти.
Изоформа дистрофина пуне дужине присутна у пругасто-пругастом мишићном ткиву је Дп427м (нпр. „м“ за мишић да га разликује од мозга) и велики је протеин у облику штапа са четири функционална домена која се налазе испод сарколеме кардиомиоцита, посебно у обалном региону. 29, 32. Дп427м, кодиран ДМД геном на Ксп21.1, састоји се од 79 егзона генерисаних на 2,2 мегабазе и стога је највећи ген у нашем геному8.
Неколико унутрашњих промотера у ДМД производи вишеструке скраћене изоформе дистрофина, од којих су неке специфичне за ткиво.У поређењу са Дп427м, Дп71м је значајно скраћен и нема домен понављања спектрина или Н-терминални АБД домен.Међутим, Дп71м задржава структуру везивања Ц-терминала.У кардиомиоцитима, улога Дп71м је нејасна, али се показало да се локализује у Т тубулима, што сугерише да може помоћи у регулисању спајања ексцитације-контракције 33,34,35.Према нашим сазнањима, недавно откриће Дп71м у срчаном ткиву је добило мало пажње, али неке студије сугеришу да је повезан са јонским каналима који се активирају истезањем, а Масубуцхи је сугерисао да може играти улогу у регулацији нНОС33., 36. Чинећи то, Дп71 је добио значајну пажњу у неурофизиологији и истраживању тромбоцита, областима које могу пружити увид у улогу кардиомиоцита37,38,39.
У нервном ткиву, изоформа Дп71б је претежно експримирана, са 14 изоформа пријављених38.Показало се да брисање Дп71б, важног регулатора аквапорина 4 и Кир4.1 калијумових канала у централном нервном систему, мења пропустљивост крвно-мождане баријере40.С обзиром на улогу Дп71б у регулацији јонских канала, Дп71м може играти сличну улогу у кардиомиоцитима.
Присуство ДГЦ у обалним ганглијима одмах указује на улогу у механотрансдукцији, и заиста се показало да се ко-локализује са комплексима интегрин-талин-винкулин 41 .Штавише, с обзиром да је обални сегмент фокус попречне механотрансдукције, локализација Дп427м овде наглашава његову улогу у заштити ћелија од оштећења изазваних контракцијом.Даље, Дп427м ступа у интеракцију са актином и цитоскелетом микротубула, чиме се довршава веза између интрацелуларног окружења и екстрацелуларног матрикса.
Н-терминус који садржи актин-везујући домен 1 (АБД1) састоји се од два хомолошка домена калмодулина (ЦХ) која су потребна за интеракцију са Ф-актином и сидрење изоформе γ-актина за сарколему42,43.Дистрофин може допринети укупној вискоеластичности кардиомиоцита везивањем за субсарколемални цитоскелет, а његова локализација у обалним ганглијама подржава његово учешће у механотрансдукцији као и механопротекцији44,45.
Централни домен језгра састоји се од 24 протеина који се понављају налик спектру, од којих је сваки дугачак приближно 100 аминокиселинских остатака.Понављања спектрина су испресецана са четири домена шарке, дајући протеину флексибилност и висок степен растегљивости.Понављања спектрина дистрофина могу се одвијати унутар физиолошког опсега сила (15-30 пН) које се протежу од 21 нм до 84 нм, сила које се могу постићи за контракцију миозина 46 .Ове карактеристике домена понављања спектрина омогућавају дистрофину да делује као молекуларни амортизер.
Централни штап Дп427м обезбеђује његову локализацију у сарколеми, посебно кроз хидрофобне и електростатичке интеракције са фосфатидилсерином 47,48.Занимљиво је да централно језгро дистрофина различито интерагује са фосфолипидима сарколеме у скелетним и срчаним ткивима, вероватно одражавајући различите пролећне обрасце.критично, док су скелетни мишићи такође повезани са Р10-Р1249.
Везивање за цитоскелет γ-актина захтева регион понављања АБД2 спектрина 11–17, који се састоји од базних аминокиселинских остатака и разликује се од ЦХ домена који се везује за Ф-актин.Микротубуле директно ступају у интеракцију са доменом језгра дистрофина, ова интеракција захтева остатке спектринских понављања 4-15 и 20-23, а присуство анкирина Б је потребно да би се спречило стварање микротубула на овом месту.Цеви су одсутне 50,51,52.Показало се да јаз између микротубула и дистрофина погоршава ДМД патологију повећањем реактивних врста кисеоника (Кс-РОС).
ЦР домен преко анкирина Б је још једно сидро за сарколемалне фосфолипиде52.Анкирин-Б и анкирин-Г су потребни за локализацију дистрофина/ДГЦ на ребрима, а њихово одсуство доводи до дифузног сарколемалног узорка ДГЦ52.
ЦР домен садржи ВВ везујући домен који је у директној интеракцији са ППкИ везујућим мотивом β-ДГ.Везивањем на комплекс дистрофин-гликан, дистрофин довршава везу између унутрашње и спољашње ћелије54.Ова веза је критична за пругасте мишиће, о чему сведочи чињеница да прекид везе између ЕЦМ-а и унутрашњости ћелије доводи до мишићне дистрофије која ограничава живот.
Коначно, ЦТ домен је високо конзервиран регион који формира намотану спиралу и критичан је за везивање за α-дистробревин и α1-,β1-синтрофине55,56.α-дистробревин се везује за ЦТ домен дистрофина и пружа додатну отпорност на дистрофин у сарколеми57.
Током ембрионалног и феталног развоја, Утропхин је широко експримиран у различитим ткивима, укључујући ендотелне ћелије, нервно ткиво и пругасто мишићно ткиво58.Утрофин се експримира помоћу УТРН који се налази на хромозому 6к и представља аутолог дистрофина са 80% хомологије протеина.Током развоја, утрофин је локализован у сарколеми, али је значајно потиснут у постнаталном пругастом мишићном ткиву, где је замењен дистрофином.Након рођења, локализација утрофина је ограничена на тетиве и неуромишићне спојеве скелетних мишића58,59.
Партнери који везују утрофин су углавном слични онима код дистрофина, иако су описане неке кључне разлике.На пример, дистрофин ступа у интеракцију са β-ДГ преко свог ВВ домена, који је стабилизован ЗЗ доменом (названим по својој способности да веже два јона цинка) унутар свог ЦТ региона, где су остаци цистеинске киселине 3307-3354 посебно важни за ову интеракцију60 ., 61. Утрофин се такође везује за β-ДГ преко ВВ/ЗЗ домена, али тачни остаци који подржавају ову интеракцију се разликују од остатака дистрофина (3307–3345 код дистрофина и 3064–3102 у утрофину) 60,61.Важно је да је везивање утрофина за β-ДГ било приближно 2 пута ниже у поређењу са дистрофином 61. Пријављено је да се дистрофин везује за Ф-актин преко спектринских понављања 11–17, док се слична места у утрофину не могу везати за Ф-актин, чак и на високе концентрације, али могу да комуницирају преко својих ЦХ-домена.Акција 62,63,64.Коначно, за разлику од дистрофина, утрофин се не може везати за микротубуле51.
Биомеханички, понављања спектрина утрофина имају јасан образац одвијања у поређењу са дистрофином65.Утрофин-спектрин се понавља при већим силама, слично титину, али не и дистрофину65.Ово је у складу са његовом локализацијом и улогом у преносу круте еластичне силе на спојевима тетива, али може учинити утрофин мање погодним да делује као молекуларна опруга у пуферским силама изазваним контракцијом 65 .Узети заједно, ови подаци сугеришу да се механотрансдукција и механобуферовање могу променити у присуству прекомерне експресије утрофина, посебно с обзиром на различите партнере/механизме везивања, међутим то захтева даље експериментално проучавање.
Са функционалне тачке гледишта, чињеница да се верује да утрофин има сличне ефекте као дистрофин чини га потенцијалном метом лечења за ДМД66,67.У ствари, показало се да неки пацијенти са ДМД прекомерно експримирају утрофин, вероватно као компензациони механизам, а фенотип је успешно обновљен у моделу миша са прекомерном експресијом утрофина 68 .Док је регулација утрофина вероватна терапијска стратегија, разматрање формалне и функционалне разлике између утрофина и дистрофина и корисност изазивања ове прекомерне експресије уз одговарајућу локализацију дуж сарколеме чини дугорочну стратегију утрофина још увек нејасном.Значајно је да жене носиоци показују мозаични образац експресије утрофина, а однос између дистрофина и утрофина може утицати на степен проширене кардиомиопатије код ових пацијената,69 иако су показали мишји модели носилаца..
Подкомплекс дистрогликана се састоји од два протеина, α- и β-дистрогликана (α-, β-ДГ), оба транскрибована са ДАГ1 гена и затим пост-транслационо цепљена на двокомпонентне протеине 71 .α-ДГ је високо гликозилиран у екстрацелуларном аспекту ДГЦ и директно ступа у интеракцију са остацима пролина у ламинину α2, као и са агрином72 и пикакулином73 и ЦТ/ЦР регионом дистрофина73,74,75,76.О-везана гликозилација, посебно серинских остатака, потребна је за његову интеракцију са ЕЦМ.Пут гликозилације укључује многе ензиме чије мутације доводе до мишићне дистрофије (видети такође табелу 1).Ово укључује О-манозилтрансферазу ПОМТ2, фукутин и протеин повезан са фукутином (ФКРП), две рибитол фосфотрансферазе које додају тандем рибитол фосфате језгру гликана и ЛАРГЕ1 протеин који додаје ксилозу и глукозу.Линеарни полисахарид уронске киселине, такође познат као матриксни гликан на крају гликана77.ФКРП је такође укључен у развој и одржавање ЕЦМ, а мутације у њему доводе до смањене експресије ламинина α2 и α-ДГ77,78,79.Поред тога, ФКРП такође може да усмерава формирање базалне ламине и срчаног екстрацелуларног матрикса преко гликозилованог фибронектина 80.
β-ДГ садржи мотив везивања ППкИ који директно локализује и секвестрира ИАП12.Ово је занимљив налаз јер имплицира да ДГЦ регулише циклус ћелија кардиомиоцита.α-ДХ у неонаталним кардиомиоцитима ступа у интеракцију са агрином, који промовише регенерацију срца и лизу ДГЦ76 услед сазревања ћелија.Како кардиомиоцити сазревају, експресија агрина се смањује у корист ламинина, за који се сматра да доприноси заустављању ћелијског циклуса76.Морикава12 је показао да двоструко рушење дистрофина и салвадора, негативног регулатора ИАП, доводи до хиперпролиферације кардиомиоцита у бурагу који изазива инфаркт.Ово је довело до узбудљиве идеје да би ИАП манипулација могла бити од клиничке вредности у спречавању губитка ткива након инфаркта миокарда.Дакле, агрином индукована ДГЦ лиза може представљати осу која омогућава активацију ИАП и потенцијални је пут за регенерацију срца.
Механички, α- и β-ДГ су потребни за одржавање интеракције између сарколеме и базалног слоја 81 .И α-ДГ и α7 интегрини доприносе стварању силе у обалним ганглијима, а губитак α-ДГ изазива одвајање сарколеме од базалне ламине, остављајући скелетно мишићно ткиво рањивим на оштећења изазвана контракцијом.Као што је претходно описано, комплекс дистрогликана регулише укупан промет ДГЦ, где везивање за сродни лиганд ламинин доводи до фосфорилације тирозина ПППИ-везујућег мотива β-ДГ892.Фосфорилација тирозина овде промовише демонтажу дистрофина, што преокреће ДГЦ комплекс.Физиолошки, овај процес је високо регулисан, што је одсутно код мишићне дистрофије82, иако основни механизми који контролишу овај процес нису у потпуности схваћени.
Показало се да циклично истезање активира ЕРК1/2 и АМПК путеве кроз дистрофински комплекс и сродни протеин плектин83.Заједно, плектин и дистрогликан су потребни не само да делују као скела, већ и да учествују у механотрансдукцији, а рушење плектина доводи до смањења активности ЕРК1/2 и АМПК83.Плектин се такође везује за десмин средњег филамента цитоскелета, а показало се да прекомерна експресија десмина побољшава фенотип болести код мдк:десмин и мдк мишева, ДМД84 модела миша са двоструким нокаутом.Интерагујући са β-ДГ, плектин индиректно везује ДГЦ за ову компоненту цитоскелета.Поред тога, дистрогликан ступа у интеракцију са протеином 2 који везује рецептор фактора раста (Грб2), за који је познато да је укључен у преуређење цитоскелета85.Показало се да је активација Рас интегрином посредована преко Грб2, што може да обезбеди потенцијални пут за преслушавање између интегрина и ДГЦ86.
Мутације гена укључених у α-ДХ гликозилацију доводе до такозване мишићне дистрофије.Дистрогликанопатије показују клиничку хетерогеност, али су углавном узроковане поремећајем у интеракцији између α-ДГ и ламинина α277.Дистрофигликанозе узроковане примарним мутацијама у ДАГ1 су генерално изузетно ретке, вероватно зато што су ембрионално смртоносне87, што потврђује потребу за ћелијском асоцијацијом са ЕЦМ.То значи да је већина дистрофичних гликанских болести узрокована секундарним мутацијама протеина повезаних са гликозилацијом.На пример, мутације у ПОМТ1 изазивају изузетно тежак Валкер-Варбургов синдром, који се карактерише аненцефалијом и значајно скраћеним животним веком (мање од 3 године)88.Међутим, ФКРП мутације се претежно манифестују као мишићна дистрофија удова-појаса (ЛГМД), која је обично (али не увек) релативно блага.Међутим, показало се да су мутације у ФКРП редак узрок ВВС89.Многе мутације су идентификоване у ФКРП, од којих мутација оснивача (ц.826>А) најчешће изазива ЛГМД2И90.
ЛГМД2И је релативно блага мишићна дистрофија чија се патогенеза заснива на прекиду везе између екстрацелуларног матрикса и интрацелуларног цитоскелета.Мање је јасан однос између генотипа и фенотипа код пацијената са мутацијама у овим генима, и заиста је овај концепт применљив на друге ДСЦ протеине.Зашто неки пацијенти са ФКРП мутацијама показују фенотип болести у складу са ВВС, док други имају ЛГМД2И?Одговор на ово питање може да лежи у и) на који корак пута гликозилације утиче мутација, или у ии) степену хипогликозилације у било ком датом кораку.Хипогликозилација α-ДГ и даље може дозволити одређени степен интеракције са ЕЦМ-ом што резултира блажим укупним фенотипом, док дисоцијација од базалне мембране повећава озбиљност фенотипа болести.Пацијенти са ЛГМД2И такође развијају ДЦМ, иако је то мање документовано од ДМД, што мотивише хитност разумевања ових мутација у контексту кардиомиоцита.
Подкомплекс саркоспан-саркогликана промовише формирање ДХА и директно ступа у интеракцију са β-ДХ.У срчаном ткиву постоје четири једносмерна саркогликана: α, β, γ и δ91.Недавно је описано да ц.218Ц>Т миссенс мутација у ексону 3 гена СГЦА и делимична хетерозиготна делеција у ексонима 7–8 изазивају ЛГМД2Д92.Међутим, у овом случају, аутори нису проценили срчани фенотип.
Друге групе су откриле да СГЦД у моделима свиња93 и миша94 доводи до смањене експресије протеина у подкомплексу саркогликана, нарушавајући укупну структуру ДГЦ и доводи до ДЦМ.Поред тога, пријављено је да је 19% свих пацијената са мутацијама СГЦА, СГЦБ или СГЦГ имало проширену кардиомиопатију, а 25% свих пацијената је такође захтевало респираторну подршку95.
Рецесивне мутације у саркогликану (СГ) δ доводе до смањења или потпуног одсуства саркогликанских комплекса, а тиме и ДГЦ у срчаном ткиву и одговорне су за ЛГМД и са њим повезан ДЦМ96.Занимљиво је да су доминантно негативне мутације у СГ-δ специфичне за кардиоваскуларни систем и узрок су породичне проширене кардиомиопатије97.Показало се да су доминантно негативне мутације СГ-δ Р97К и Р71Т стабилно експримиране у кардиомиоцитима пацова без значајног оштећења укупног ДГЦ98.Међутим, срчане ћелије које носе ове мутације су подложније оштећењу сарколеме, пермеабилности и механичкој дисфункцији под механичким стресом, што је у складу са фенотипом ДЦМ98.
Саркоспан (ССПН) је тетраспанин од 25 кДа локализован у подкомплексу саркогликана и верује се да служи као протеинска скела99,100.Као протеинска скела, ССПН стабилизује локализацију и гликозилацију α-ДГ99,101.Утврђено је да прекомерна експресија ССПН у моделима миша повећава везивање између мишића и ламинина 102 .Поред тога, показало се да ССПН ступа у интеракцију са интегринима, што указује на степен преслушавања између две комисуре ребара, ДГЦ, и структуре гликопротеина интегрин-талин-винкулин100,101,102.Нокдаун ССПН-а је такође резултирао повећањем α7β1 у скелетним мишићима миша.
Недавна студија је показала да прекомерна експресија саркоспана појачава сазревање и гликозилацију α-ДГ у срчаном ткиву независно од обарања галактозиламинотрансферазе 2 (Галгт2) у мдк мишјем моделу ДМД, чиме се ублажава фенотип болести 101. Повећана интеракција комплексне гликозилације може да се повећа. ЕЦМ, чиме се највише ублажава болест.Штавише, они су показали да прекомерна експресија саркоспана смањује интеракцију β1Д интегрина са ДГЦ, наглашавајући могућу улогу саркоспана у регулацији комплекса интегрина101.
Синтрофини су породица малих (58 кДа) протеина који се локализују на ДГЦ, сами по себи немају интринзичну ензимску активност и служе као молекуларни адаптери103,104.Идентификовано је пет изоформа (α-1, β-1, β-2, γ-1 и γ-2) које показују ткивно специфичну експресију, при чему је α-1 изоформа претежно експримирана у пругасто-пругастом мишићном ткиву 105 .Синтрофини су важни адаптерски протеини који олакшавају комуникацију између дистрофина и сигналних молекула, укључујући неуронску синтазу азот оксида (нНОС) у скелетним мишићима106.α-синтрофин директно ступа у интеракцију са доменом понављања спектрина 16-17 дистрофина, који се заузврат везује за нНОС106,107 ПДЗ-везујући мотив.
Синтрофини такође ступају у интеракцију са дистробревином преко ПХ2 и СУ везујућих домена, а такође ступају у интеракцију са актинским цитоскелетом 108 .Заиста, чини се да синтрофини играју посебно важну улогу у регулацији динамике цитоскелета, а α и β изоформе су у стању да директно интерагују са Ф-актином 108 и тако вероватно играју улогу у регулацији тенсегрити-а и биомеханике ћелијских ћелија. ефекат.Поред тога, показало се да синтрофини регулишу цитоскелет преко Рац1109.
Модулирање нивоа синтрофина може вратити функцију, а недавна студија која је користила мини-дистрофин је показала да је ΔР4-Р23/ΔЦТ конструкт био у стању да врати α-синтрофин као и друге ДГЦ протеине на нивое који се могу упоредити са ВТ мдк кардиомиоцитима.
Поред њихове улоге у регулацији цитоскелета, синтрофини су такође добро документовани у регулацији јонских канала 111,112,113.ПДЗ-везујући мотив синтрофина регулише срчани канал зависан од напона Нав1.5111, који игра кључну улогу у успостављању срчане ексцитабилности и проводљивости.Занимљиво је да је у мдк моделу миша откривено да су Нав1.5 канали смањени и да су срчане аритмије пронађене код животиња 111 .Поред тога, показало се да је породица механосензитивних јонских канала, пролазни рецепторски потенцијални канал (ТРПЦ), регулисана α1-синтрофином у срчаном ткиву 113, а показало се да инхибиција ТРПЦ6 побољшава аритмије код ДМД112 мишјег модела.Пријављено је да повећана активност ТРПЦ6 у ДМД доводи до срчаних аритмија, које се ублажавају када се комбинују са ПКГ 112 .Механички, смањење дистрофина промовише прилив [Ца2+]и изазван истезањем који делује узводно од ТРПЦ6 да би га активирао, као што је приказано у кардиомиоцитима и васкуларним глатким мишићним ћелијама112,114.Хиперактивација ТРПЦ6 за истезање чини га главним механосензором и потенцијалном терапијском метом у ДМД112,114.
Губитак дистрофина доводи до лизе или изражене супресије целокупног ДГЦ комплекса, са накнадним губитком многих механопротективних и механотрансдукционих функција, што резултира катастрофалним фенотипом који се види у пругасто-пругастом мишићном ткиву код ДМД.Стога би могло бити разумно сматрати да РСК-ови раде усклађено и да појединачне компоненте зависе од присуства и функционисања других компоненти.Ово посебно важи за дистрофин, који је, чини се, неопходан за склапање и локализацију комплекса сарколеме у кардиомиоцитима.Свака компонента игра јединствену улогу у доприносу свеукупној стабилизацији сарколеме, локализацији кључних помоћних протеина, регулацији јонских канала и експресије гена, а губитак једног протеина у ДГЦ доводи до дисрегулације целог миокарда.
Као што је горе приказано, многи ДГЦ протеини су укључени у механотрансдукцију и сигнализацију, а дистрофин је посебно погодан за ову улогу.Ако се ДГЦ налази у ребрима, то потврђује мишљење да заједно са интегринима учествује у механотрансдукцији.Дакле, ДГЦ физички пролазе кроз анизотропни пренос силе и учествују у механосензорном и цитоскелетном преуређењу интрацелуларног микроокружења, у складу са моделом тенсегрити.Поред тога, Дп427м пуферује долазеће биомеханичке силе ширењем спектринских понављања унутар свог централног домена језгра, чиме делује као механопротектор одржавајући силу одмотавања од 25 пН у проширеном опсегу од 800 нм.Цепањем, дистрофин је у стању да „буферује“ силу контракције-опуштања коју производе кардиомиоцити10.С обзиром на разноликост протеина и фосфолипида који ступају у интеракцију са доменима понављања спектрина, занимљиво је спекулисати да ли одмотавање понављања спектрина мења кинетику везивања механоосетљивих протеина на начин сличан оном код талина116,117,118.Међутим, то још није утврђено и потребна је даља истрага.