310 Дат баспас болоттон жасалган капиллярдык катушка түтүктөрү химиялык компоненти, булчуң клеткаларынын механотрандукциясында дистрофин гликопротеиндик комплекстеринин ролу

Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат.Сиз чектелген CSS колдоосу менен серепчи версиясын колдонуп жатасыз.Мыкты тажрыйба үчүн жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorerдеги Шайкештик режимин өчүрүү).Мындан тышкары, үзгүлтүксүз колдоону камсыз кылуу үчүн биз сайтты стилсиз жана JavaScriptсиз көрсөтөбүз.
Ар бир слайдда үч макала көрсөтүлгөн слайдерлер.Слайддар аркылуу өтүү үчүн артка жана кийинки баскычтарды же ар бир слайд аркылуу жылуу үчүн аягындагы слайд контроллер баскычтарын колдонуңуз.

310 Дат баспас болоттон жасалган капиллярдык катушка түтүктөрдү жеткирүүчүлөр

Дистрофин скелет булчуңдарындагы жана кардиомиоциттердеги дистрофин-гликопротеиндик комплекстин (ДГК) негизги белок болуп саналат.Дистрофин актин цитоскелетин клеткадан тышкаркы матрицага (ECM) байланыштырат.Клеткадан тышкаркы матрица менен клетка ичиндеги цитоскелеттин ортосундагы байланыштын үзүлүшү скелет булчуң клеткаларынын гомеостазына кыйратуучу кесепеттерге алып келиши мүмкүн, бул бир катар булчуң дистрофияларына алып келет.Мындан тышкары, функционалдык DGC жоготуу прогрессивдүү дилативдүү кардиомиопатияга жана эрте өлүмгө алып келет.Dystrophin молекулярдык булак катары иштейт жана DHA сарколемманын бүтүндүгүн сактоодо негизги ролду ойнойт.Мындан тышкары, бул ролу начар түшүнүлгөн бойдон калууда, бирок, DGC механикалык сигнал байланыштыруучу далилдер топтолууда.Бул карап чыгуу макала DGC жана mechanotransduction алардын ролун заманбап көз карашын камсыз кылууга багытталган.Биз адегенде булчуң клеткасынын механикасы менен функциясынын ортосундагы татаал байланышты талкуулайбыз, андан кийин булчуң клеткасынын биомеханикалык бүтүндүгүн механотрандукциялоодо жана сактоодо дистрофин гликопротеин комплексинин ролу боюнча акыркы изилдөөлөрдү карап чыгабыз.Акыр-аягы, биз DGC сигналы кардиомиопатияга өзгөчө көңүл буруп, келечектеги кийлигишүү чекиттерин баса белгилөө үчүн механикалык сигнализация жолдору менен кантип кесилишкенин түшүнүү үчүн учурдагы адабияттарды карап чыгабыз.
Клеткалар микрочөйрө менен тынымсыз байланышта болушат жана биомеханикалык маалыматты интерпретациялоо жана интеграциялоо үчүн алардын ортосундагы эки тараптуу диалог зарыл.Биомеханика мейкиндикте жана убакытта жалпы клеткалык фенотипти көзөмөлдөө менен кийинки негизги окуяларды (мисалы, цитоскелеттик кайра түзүү) башкарат.Кардиомиоциттердеги бул процесстин борбордук бөлүгүн каптал аймагы түзөт, сарколемма интегрин-талин-винкулин жана дистрофин-гликопротеин (DGC) комплекстеринен турган саркомерге кошулган аймак.Клетка ичиндеги цитоскелетке кошулган бул дискреттүү фокалдык адгезиялар (ФА) дифференциацияны, пролиферацияны, органогенезди, миграцияны, оорунун өнүгүшүн жана башкаларды башкарган биомеханикалык жана биохимиялык клеткалык өзгөрүүлөрдүн каскадын таратат.Биомеханикалык күчтөрдүн биохимиялык жана/же (эпи)генетикалык өзгөрүүлөргө айланышы механотрандукция1 деп аталат.
Интегрин трансмембраналык рецептор 2 көптөн бери клеткалардагы клеткадан тышкаркы матрицаны бекитип, ички жана тышкы сигналдарды ортого салганы белгилүү.Интегриндер менен параллелдүү, DGCлер ECMди цитоскелет менен байланыштырып, клетканын сырты менен ички бөлүгүнүн ортосунда критикалык байланышты түзүшөт3.Толук узундуктагы дистрофин (Dp427) биринчи кезекте жүрөк жана скелет булчуңдарында чагылдырылат, бирок ошондой эле борбордук нерв системасынын ткандарында, анын ичинде торчо жана Пуркинье кыртышында байкалат4.Интегриндердин жана DGCдеги мутациялар булчуңдардын дистрофиясынын жана прогрессивдүү дилатациялык кардиомиопатиянын (ДКМ) себептери болуп саналат (таблица 1)5,6.Атап айтканда, борбордук дистрофиндик протеинди коддоочу DMD мутациялары Дюшендин булчуң дистрофиясын (DMD)7 пайда кылат.DGC бир нече субкомплекстерден турат, анын ичинде α- жана β-дистрогликан (α/β-DG), саркогликан-саркоспан, синтрофин жана дистрофин8.
Dystrophin DGC сактоодо борбордук ролду ойнойт DMD (Xp21.1-Xp22) тарабынан коддолгон цитоскелет белок болуп саналат.DGC чаар булчуң кыртышынын плазма мембранасы болгон сарколеммалардын бүтүндүгүн сактайт.Dystrophin андан ары молекулярдык булак жана молекулярдык scaffold9,10 катары иш-аракет кылып, жыйрылышы менен шартталган зыянды азайтат.Толук узундуктагы дистрофиндин молекулярдык салмагы 427 кДа түзөт, бирок DMDдеги көптөгөн ички промоторлордон улам бир нече табигый кесилген изоформалар, анын ичинде Dp7111 бар.
Кошумча белоктор дистрофинге локализацияланган, анын ичинде нейрондук азот кычкылынын синтазасы (nNOS), Ооба менен байланышкан протеин (YAP) жана кавеолин-3 сыяктуу чыныгы механикалык өткөргүчтөр, уюлдук сигнализациянын маанилүү компоненттерин билдирет.Кошулмалар 12, 13, 14. Интегриндер жана алардын ылдый агымындагы буталар тарабынан түзүлгөн клеткалар менен матрицанын ортосундагы өз ара аракеттенүү менен байланышкан уюлдук механизм, адгезиядан тышкары, бул эки комплекс клетканын "ичиндеги" жана "тышкысынын" ортосундагы интерфейсти билдирет. .Бул фокалдык адгезияларды анормалдуу жок кылуудан коргоо клетканын жүрүм-туруму жана жашоосу үчүн маанилүү.Мындан тышкары, маалыматтар дистрофин механикалык сезгич ион каналдарынын модулятору болуп саналат, анын ичинде сунуу менен иштетилген каналдар, айрыкча L-түрү Са2+ каналдары жана TRPC 15 каналдары.
Дистрофин сызык булчуң клеткаларынын гомеостаздык функциясы үчүн маанилүү болсо да, так колдоочу механизмдер анча айкын эмес, айрыкча дистрофиндин ролу жана анын механикалык коргоочу жана механикалык коргоочу ролу.Дистрофиндин жоголушуна байланыштуу бир нече жоопсуз суроолор пайда болду, анын ичинде: YAP жана AMPK сыяктуу механосезгич белоктор сарколеммага туура эмес жайгаштырылганбы;Интегриндер менен кайчылашуу, анормалдуу механотрандукцияга алып келиши мүмкүн болгон жагдайлар барбы?Бул өзгөчөлүктөрдүн баары DMD менен ооруган бейтаптарда байкалган оор DCM фенотипине салым кошо алат.
Мындан тышкары, уюлдук биомеханикадагы өзгөрүүлөрдүн жалпы DMD фенотиби менен байланышы маанилүү клиникалык мааниге ээ.DMD – бул 1:3500–5000 эркектерге таасир этүүчү X менен байланышкан булчуң дистрофиясы, кыймылдын эрте жоготуусу (<5 жаш) жана прогрессивдүү DCM башка этиологиялардын DCMге караганда бир кыйла начар прогнозу менен мүнөздөлөт16,17,18.
Дистрофинди жоготуу биомеханикасы толук сүрөттөлгөн эмес жана бул жерде биз дистрофин чындап эле механикалык коргоочу ролду ойнойт, башкача айтканда, сарколемманын бүтүндүгүн сактап, механотрандукцияда маанилүү деген түшүнүктү колдогон далилдерди карап чыгабыз.Мындан тышкары, биз интегриндер менен маанилүү кайчылашууну сунуш кылган далилдерди карап чыктык, айрыкча сызык булчуң клеткаларында ламинин α7β1D байланыштырат.
Инсерциялар жана жок кылуулар DMDдеги көп сандагы мутацияларга жооптуу, мутациялардын 72%ы ушундай мутациялардан келип чыгат19.Клиникалык жактан ДМД ымыркай кезинде (≤5 жаш) гипотензия, оң Гоуэр белгиси, жаш куракка байланыштуу өзгөрүүлөрдүн кечеңдеп жүрүшү, акыл-эстин артта калышы жана скелет булчуңдарынын атрофиясы менен кездешет.Дем алуу кыйынчылыгы тарыхта DMD менен ооруган бейтаптардын өлүмүнүн негизги себеби болуп келген, бирок жакшыртылган колдоо көрсөтүү (кортикостероиддер, дем алуу жолдорунун үзгүлтүксүз оң басымы) бул пациенттердин өмүрүнүн узактыгын арттырды жана 1990-жылдан кийин төрөлгөн DMD менен ооруган бейтаптардын орточо жашы 28,1 жаш 20 ,21. ..Бирок, бейтаптын жашоосу көбөйгөн сайын, прогрессивдүү DCMдин прогнозу башка кардиомиопатияларга16 салыштырмалуу бир топ начарлап, жүрөк жетишсиздигинин акыркы стадиясына алып келет, ал учурда өлүмдүн негизги себеби болуп саналат, бул DMD өлүмүнүн болжол менен 50% түзөт17,18.
Прогрессивдүү DCM сол карынчанын кеңейиши жана комплаенси, карынчанын ичкериши, фибромайлуу инфильтрациянын көбөйүшү, систоликалык функциянын төмөндөшү жана аритмиянын жыштыгы менен мүнөздөлөт.DMD менен ооруган бейтаптардагы DCM даражасы кеч өспүрүм куракта (90%дан 18 жашка чейин) дээрлик универсалдуу, бирок 10 жашка чейинки бейтаптардын болжол менен 59%да кездешет8,22.Бул маселени чечүү абдан маанилүү, анткени сол карынчанын чыгаруу фракциясы жылына 1,6% га тынымсыз төмөндөп жатат23.
Жүрөк ритминин бузулушу DMD менен ооруган бейтаптарда көп кездешет, айрыкча синустук тахикардия жана карынчалык тахикардия жана жүрөктүн капыстан өлүмүнө себеп болот22.Arrhythmias, айрыкча, subbasal сол карынчада, кайра схемаларды, ошондой эле [Ca2 +] i иштетүү дисфункциясы жана ион канал dysfunction24,25 начарлатат, fibrofatty инфильтрация натыйжасы болуп саналат.Жүрөктүн клиникалык көрүнүшүн таануу өтө маанилүү, анткени эрте дарылоо стратегиялары оор DCMдин башталышын кечеңдетиши мүмкүн.
Жүрөктүн дисфункциясын жана скелет булчуңдарынын ооруларын дарылоонун маанилүүлүгү кызыктуу изилдөөдө көрсөтүлгөн, анда DMDнын негизги кардиологиялык көйгөйлөрүн чечпестен, скелет булчуң ткандарын жакшыртуунун эффекттерин изилдөө үчүн mdx26 деп аталган DMD чычкан модели колдонулган.Бул жерде, жазуучулар скелет булчуъдардын жакшыртуу кийин жүрөк дисфункциясы бир парадоксалдуу 5 эсеге өсүшүн көрсөттү, чычкандар чыгаруу fraction26 бир кыйла кыскарган.Скелет булчуңдарынын иштешинин жакшырышы жогорку физикалык активдүүлүк миокардга көбүрөөк күч келтирип, аны жалпы дисфункцияга көбүрөөк дуушар кылат.Бул жалпысынан DMD менен ооруган бейтаптарды дарылоонун маанилүүлүгүн жана скелет булчуңдарынын терапиясына каршы эскертүүлөрдү көрсөтөт.
DGCs бир нече кошумча функцияларды аткарат, тактап айтканда, сарколеммага структуралык туруктуулукту камсыздайт, сигналдык звенонун ролун аткарган молекулярдык складга айланат, механикалык сезгич ион каналдарын жөнгө салат, капталдагы механикалык өткөргүчтүн өзөгүн түзөт жана капталдан күчтү өткөрүүгө катышат. кабыргалар (1б-сүрөт)..Дистрофин бул жөндөмдө борбордук ролду ойнойт жана көптөгөн ички промоутерлор бар болгондуктан, ар кандай ткандарда ар башка ролду ойногон бир нече ар кандай изоформалар бар.Ар кандай дистрофин изоформаларынын дифференциалдык кыртыш экспрессиясы ар бир изоформа ар кандай роль ойнойт деген түшүнүктү колдойт.Мисалы, жүрөк тканы толук узундугун (Dp427m), ошондой эле кыскараак Dp71m дистрофин изоформасын, ал эми скелет тканы экөөнүн биринчисин гана туюнтат.Ар бир түрдүн ролуна байкоо жүргүзүү анын физиологиялык функциясын гана эмес, булчуңдардын дистрофиясынын патогенезин да ачып көрсөтө алат.
Толук узундуктагы дистрофиндин (Dp427m) жана кичирээк, кесилген Dp71 изоформасынын схемалык көрүнүшү.Дистрофин төрт илмек менен бөлүнгөн 24 спектрдин кайталанышына ээ, ошондой эле актинди байланыштыруучу домен (ABD), цистеинге бай (CR) домени жана C-терминусу (КТ).Негизги байланыштыруучу өнөктөштөр аныкталган, анын ичинде микротүтүкчөлөр (MTs) жана сарколемма.Dp71 көп изоформалары бар, Dp71m булчуң тканына жана Dp71b нерв тканынын изоформасына тиешелүү.Атап айтканда, Dp71f нейрондордун цитоплазмалык изоформасын билдирет.б Дистрофин-гликопротеиндик комплекс (DHA) бүтүндөй сарколеммада жайгашкан.Биомеханикалык күчтөр ECM жана F-актин ортосунда которулат.DGC жана интегрин адгезиясынын ортосундагы потенциалдуу кайчылашка көңүл буруңуз, Dp71 фокалдык адгезияларда роль ойношу мүмкүн.Biorender.com менен түзүлгөн.
DMD эң кеңири таралган булчуң дистрофиясы жана ДМД мутацияларынан келип чыгат.Бирок антидистрофиндин ролу жөнүндөгү биздин азыркы түшүнүгүбүздү толук баалоо үчүн аны бүтүндөй DGC контекстинде жайгаштыруу маанилүү.Ошентип, башка курамдык белоктор кыскача сүрөттөлөт.DGC протеин курамы 1980-жылдардын аягында изилдене баштаган, өзгөчө көңүл дистрофинге бурулган.Koenig27,28, Hoffman29 жана Ervasti30 сызык булчуңдардагы 427 кДа протеин болгон дистрофинди аныктоо менен маанилүү ачылыш жасашты31.
Кийинчерээк, башка субкомплекстер дистрофин менен, анын ичинде саркогликан, транссин, дистрофин субкомплекси, дисбревин жана синтрофиндер8 менен байланышкан, алар чогуу учурдагы DGC моделин түзүшөт.Бул бөлүмдө адегенде DGCтин механикалык кабылдоодогу ролу үчүн далилдер жайылтылат, ал эми деталдуу түрдө айрым компоненттерди карап чыгат.
Чаар булчуң тканында бар толук узундуктагы дистрофин изоформасы Dp427m (мисалы, булчуңдарды мээден айырмалоо үчүн “m”) жана кардиомиоциттердин сарколеммасынын астында, өзгөчө жээкте жайгашкан төрт функционалдык домени бар чоң таякча сымал белок. 29, 32. Xp21.1де DMD гени тарабынан коддолгон Dp427m 2,2 мегабазада түзүлгөн 79 экзондон турат жана ошентип биздин геномдогу эң чоң ген болуп саналат8.
DMDдеги бир нече ички промоторлор бир нече кесилген дистрофин изоформаларын чыгарышат, алардын айрымдары кыртыштарга мүнөздүү.Dp427m менен салыштырганда, Dp71m кыйла кыскартылган жана спектрин кайталоо домени же N-терминал АКШ домени жок.Бирок, Dp71m С-терминалдык байланыш түзүмүн сактап калат.Кардиомиоциттерде Dp71m ролі анык емес, бирак ол Т-тубулаларда локализацияланатыны корсетилген, ол 33,34,35 козу-жиыру косылысын реттеуге комектесе алады деп болжайды.Биздин маалыматыбыз боюнча, жүрөк кыртышында Dp71m жакында ачылышы аз көңүл бурулган, бирок кээ бир изилдөөлөр анын созулган активдештирилген ион каналдары менен байланышкандыгын жана Масубучинин nNOS33 жөнгө салуусунда ролду ойношу мүмкүн деп эсептейт., 36. Муну менен, Dp71 кардиомиоциттердин ролун түшүнүүгө жардам бере турган нейрофизиология жана тромбоцит изилдөөлөрүндө олуттуу көңүл бурду.
Нерв тканында Dp71b изоформасы басымдуулук кылат, 14 изоформа билдирилген38.Dp71b, борбордук толкунданып системасынын аквапорин 4 жана Kir4.1 калий каналдарынын маанилүү жөнгө салуучу жок кылуу, кан-мээ тосмо өткөрүмдүүлүк40 өзгөртүүгө көрсөтүлдү.Dp71b ион каналын жөнгө салуудагы ролун эске алып, Dp71m кардиомиоциттерде ушундай роль ойношу мүмкүн.
Коталдык ганглияларда DGC болушу дароо механотрандукциядагы ролду көрсөтүп турат жана чындыгында ал интегрин-талин-винкулин комплекстери 41 менен биргелешип локализацияланганы көрсөтүлгөн.Мындан тышкары, каптал сегменти туурасынан кеткен механикалык трансдукциянын фокусу экендигин эске алганда, бул жерде Dp427m локализациясы анын клеткаларды жыйрылышынан келип чыккан зыяндан коргоодогу ролун баса белгилейт.Андан ары, Dp427m актин жана микротүтүкчөлөрдүн цитоскелети менен өз ара аракеттенет, ошону менен клетка ичиндеги чөйрө менен клеткадан тышкаркы матрицанын ортосундагы байланышты аяктайт.
Актин-байланыштуу домен 1 (ABD1) камтыган N-терминус F-актин менен өз ара аракеттенүү жана γ-актин изоформасын sarcolemma42,43 менен бекитүү үчүн зарыл болгон эки калмодулин гомология доменинен (CH) турат.Dystrophin subsarcolemmal cytoskeleton тиркөө менен кардиомиоциттердин жалпы илешкектүүлүгүнө салым кошо алат, жана анын жээктеги ganglia локалдаштыруу mechanotransduction, ошондой эле mechanoprotection44,45 анын катышуусун колдойт.
Борбордук негизги домен узундугу болжол менен 100 амино-кислота калдыктары болуп саналат, алардын ар бири 24 спектрин окшош кайталануучу белоктордон турат.Спектрдин кайталанышы төрт шарнир домендери менен кесилишет, бул белок ийкемдүүлүгүн жана кеңейүүчүлүктүн жогорку даражасын берет.Дистрофин спектринин кайталанышы 21 нмден 84 нмге чейин созулган күчтөрдүн физиологиялык диапазонунда (15-30 pN) ачылып, миозиндин жыйрылышы үчүн жетүүгө мүмкүн болгон күчтөр 46.Спектрдин кайталануучу доменинин бул өзгөчөлүктөрү дистрофинге молекулярдык амортизатор катары иштөөгө мүмкүндүк берет.
Dp427m борбордук таякчасы, атап айтканда, phosphatidylserine 47,48 менен гидрофобдук жана электростатикалык өз ара аракеттенүү аркылуу, анын сарколеммада локализациясын камсыз кылат.Кызыктуусу, дистрофиндин борбордук өзөгү скелет жана жүрөк ткандарындагы сарколемма фосфолипиддери менен башкача өз ара аракеттенет, балким, ар кандай жазгы схемаларды чагылдырат.маанилүү, ал эми скелет булчуңдары да R10-R1249 менен байланышкан.
γ-актин цитоскелети менен байланышуу негизги аминокислота калдыктарынан турган жана F-актинди байланыштырган CH доменинен айырмаланган ABD2 спектринин кайталануучу 11-17 аймагын талап кылат.Микротүтүкчөлөр дистрофиндин негизги домени менен түздөн-түз өз ара аракеттенишет, бул өз ара аракеттенүү 4-15 жана 20-23 кайталануучу спектрдин калдыктарын талап кылат жана бул жерде микротүтүкчөлөрдүн пайда болушуна жол бербөө үчүн B ankyrin B болушу талап кылынат.Түтүкчөлөр жок 50,51,52.Микротүтүкчөлөр менен дистрофиндин ортосундагы ажырым реактивдүү кычкылтек түрлөрүн (X-ROS) көбөйтүү менен DMD патологиясын күчөтөт.
Ankyrin B аркылуу CR домени сарколеммалык фосфолипиддердин дагы бир анкери болуп саналат52.Ankyrin-B жана ankyrin-G dystrophin/DGC кабыргасын локалдаштыруу үчүн талап кылынат, жана алардын жоктугу DGC52 диффузиялык сарколеммалык үлгү алып келет.
CR доменинде β-DGдин PPxY байланыш мотиви менен түздөн-түз өз ара аракеттенүүчү WW байланыштыруучу домен бар.Дистрофин-гликан комплексине кошулуу менен дистрофин клетканын ичи менен сыртынын ортосундагы байланышты толуктайт54.Бул байланыш сызык булчуң үчүн өтө маанилүү, муну ECM менен клетканын ички бөлүгүнүн ортосундагы байланыштын бузулушу жашоону чектеген булчуң дистрофиясына алып келет.
Акыр-аягы, CT домени оролуп спираль түзөт жана α-dystrobrevin жана α1-, β1-синтропиндер55,56 менен байланышуу үчүн маанилүү болуп саналат, абдан сакталган аймак болуп саналат.α-дистробревин дистрофиндин КТ доменине байланышат жана сарколеммада дистрофинге кошумча туруктуулукту камсыз кылат57.
Эмбрионалдык жана түйүлдүктүн өнүгүү мезгилинде Утрофин ар кандай кыртыштарда, анын ичинде эндотелий клеткаларында, нерв тканында жана чаар булчуң тканында кеңири таралган58.Утрофин 6q хромосомасында жайгашкан UTRN тарабынан туюнтулган жана 80% протеин гомологиясы менен дистрофин аутологу болуп саналат.Өнүгүү учурунда утрофин сарколеммада локализацияланат, бирок төрөттөн кийинки чаар булчуң тканында байкаларлык басылып, ал дистрофин менен алмаштырылат.Төрөлгөндөн кийин утрофиндин локализациясы скелет булчуңдарынын тарамыштары жана нерв-булчуң түйүндөрү менен чектелет58,59.
Кээ бир негизги айырмачылыктар сүрөттөлгөн болсо да, Утрофин байланыштыруучу өнөктөштөр dystrophins менен жалпы окшош.Мисалы, дистрофин β-DG менен WW домени аркылуу өз ара аракеттенет, ал ZZ домени (эки цинк иондорун байланыштыруу жөндөмдүүлүгү үчүн аталган) тарабынан турукташкан CT аймагында, мында цистейн кислотасынын калдыктары 3307-3354 бул өз ара аракеттенүү үчүн өзгөчө маанилүү. ., 61. Утрофин да WW/ZZ домени аркылуу β-DG менен байланышат, бирок бул өз ара аракеттенүүнү колдогон так калдыктар дистрофин калдыктарынан айырмаланат (3307–3345 дистрофинде жана 3064–3102 utrophin) 60,61.Маанилүүсү, утрофиндин β-DG менен байланышы дистрофин 61ге салыштырмалуу болжол менен 2 эсе төмөн болгон. Дистрофин F-актин менен спектрдин 11-17 кайталанышы аркылуу байланышат, ал эми утрофиндин окшош жерлери F-актин менен байланыша албайт. жогорку концентрациялар, бирок алардын CH-домендери аркылуу өз ара аракеттениши мүмкүн.Аракет 62,63,64.Акырында, дистрофинден айырмаланып, утрофин микротүтүкчөлөр менен байланыша албайт51.
Биомеханикалык жактан утрофин спектринин кайталанышы дистрофинге салыштырмалуу өзгөчө ачылуучу үлгүгө ээ65.Утрофин-спектрин титинге окшош, бирок дистрофинге окшош эмес, жогорку күчтөрдө жайылууну кайталайт65.Бул тарамыш түйүндөрүндө катуу ийкемдүү күч берүү, анын локалдаштыруу жана ролу менен шайкеш келет, бирок 65 жыйрылышы менен шартталган буфердик күчтөрдүн молекулярдык булак катары иш-аракет кылууга utrophin аз ылайыктуу болушу мүмкүн.Чогуу алганда, бул маалыматтар mechanotransduction жана mechanobuffering мүмкүнчүлүктөрү, айрыкча, ар кандай милдеттүү өнөктөштөр / механизмдер берилген, utrophin overexpression катышуусу менен өзгөртүлүшү мүмкүн экенин көрсөтүп турат, бирок бул мындан ары эксперименталдык изилдөөнү талап кылат.
Функционалдык көз караштан алганда, утрофиндин дистрофинге окшош таасири бар деп эсептелгени аны DMD66,67 үчүн потенциалдуу дарылоо максатына айлантат.Чынында, кээ бир DMD бейтаптар, балким, бир ордун толтуруу механизми катары, utrophin overexpress көрсөтүлдү жана фенотип ийгиликтүү utrophin overexpression 68 менен чычкан моделинде калыбына келтирилген.Утрофиндин деңгээлин жогорулатуу мүмкүн болгон терапиялык стратегия болсо да, утрофин менен дистрофиндин ортосундагы формалдуу жана функционалдык айырманы жана сарколемманы туура локализациялоо менен бул ашыкча экспрессияны индукциялоонун пайдалуулугун эске алуу утрофиндин узак мөөнөттүү стратегиясын дагы эле түшүнүксүз кылат.Баса, аял ташыгычтар утрофиндин экспрессиясынын мозаикалык үлгүсүн көрсөтүшөт жана дистрофин менен утрофиндин ортосундагы катыш бул пациенттердеги кеңейген кардиомиопатиянын даражасына таасир этиши мүмкүн69, бирок ташыгычтардын мышык моделдери көрсөткөн..
Дистрогликан субкомплекси эки белоктордон турат, α- жана β-дистрогликан (α-, β-DG), экөө тең DAG1 генинен көчүрүлүп, андан кийин трансляциядан кийинки эки компоненттүү белокторго 71 бөлүнөт.α-DG DGCs клеткадан тышкаркы аспектисинде жогорку гликозилденген жана ламинин α2 пролин калдыктары, ошондой эле агрин72 жана пикакулин73 жана CT/CR dystrophin73,74,75,76 аймак менен түздөн-түз өз ара аракеттенет.О-байланышкан гликозилдөө, айрыкча серин калдыктары, анын ECM менен өз ара аракеттенүүсү үчүн талап кылынат.Гликозиляция жолуна көптөгөн ферменттер кирет, алардын мутациялары булчуңдардын дистрофиясына алып келет (ошондой эле 1-таблицаны караңыз).Буларга O-mannosyltransferase POMT2, фукутин жана фукутин менен байланышкан протеин (FKRP), негизги гликанга тандем рибитол фосфаттарын кошкон эки рибитол фосфотрансфераза жана ксилоза менен глюкозаны кошкон LARGE1 протеин кирет.Урон кислотасынын сызыктуу полисахариди, ошондой эле гликандын аягындагы матрицалык гликан деп аталат77.FKRP ошондой эле ECMди иштеп чыгууга жана тейлөөгө катышат жана андагы мутациялар ламинин α2 жана α-DG77,78,79 экспрессиясынын төмөндөшүнө алып келет.Мындан тышкары, FKRP ошондой эле гликозилденген фибронектин 80 аркылуу базалдык ламинанын жана жүрөктүн клеткадан тышкаркы матрицанын түзүлүшүнө багыттай алат.
β-DG түздөн-түз YAP12ди локалдаштыруу жана секвестрлөөчү PPxY байланыштыруучу мотивди камтыйт.Бул DGC кардиомиоциттердин клетка циклин жөнгө салат дегенди билдирет, бул кызыктуу ачылыш болуп саналат.Неонаталдык кардиомиоциттердеги α-DH агрин менен өз ара аракеттенет, ал жүрөктүн регенерациясын жана клетканын жетилишине байланыштуу DGC76 лизисин өбөлгө түзөт.Кардиомиоциттер жетилгенде, агриндин экспрессиясы ламининдин пайдасына төмөндөйт, ал клетка циклинин токтошуна салым кошот76.Морикава12 көрсөткөндөй, дистрофин менен сальвадордун эки эселенген нокданы, YAPтын терс регулятору, инфарктты пайда кылуучу ичегидеги кардиомиоциттердин гиперпролиферациясына алып келет.Бул YAP манипуляциясы миокард инфарктысынан кийин ткандардын жоголушун алдын алууда клиникалык мааниге ээ болот деген кызыктуу идеяга алып келди.Ошентип, агрин-индукцияланган DGC лизиси YAP активдештирүүгө мүмкүндүк берген огуну билдире алат жана жүрөктүн регенерациясынын потенциалдуу жолу болуп саналат.
Механикалык, α- жана β-DG sarcolemma жана базалдык катмар 81 ортосундагы өз ара аракеттенүү үчүн талап кылынат.α-DG жана α7 интегриндери экөө тең кабыргадагы ганглиондо күчтүн пайда болушуна салым кошот, ал эми α-DG жоголушу сарколемманын базалдык катмардан бөлүнүшүнө алып келип, скелет булчуң ткандарын жыйрылуудан келип чыккан зыянга алсыз калтырат.Мурда сүрөттөлгөндөй, дистрогликан комплекси DGCлердин жалпы жүгүртүүсүн жөнгө салат, мында тектеш лиганд ламинин менен байланышуу β-DG892нин PPPY менен байланыштыруучу мотивинин тирозин фосфорлануусуна алып келет.Тирозин фосфорлануусу бул жерде DGC комплексин бурган дистрофинди демонтаждоону шарттайт.Физиологиялык жактан бул процесс өтө жөнгө салынган, булчуңдардын дистрофиясында жок82, бирок бул процессти башкарган негизги механизмдер толук түшүнүлө элек.
Циклдик сунуу дистрофин комплекси жана ага байланыштуу протеин plectin83 аркылуу ERK1/2 жана AMPK жолдорун активдештирүү үчүн көрсөтүлдү.Плектин жана дистрогликан биргелешип, складдын ролун гана аткарбастан, механотрансдукцияга катышуу үчүн да талап кылынат, ал эми плектиндин кулашы ERK1/2 жана AMPK83 активдүүлүгүнүн төмөндөшүнө алып келет.Плектин ошондой эле цитоскелеттин ортоңку жипчеси десмин менен байланышат жана десминдин ашыкча экспрессиясы mdx: desmin жана mdx чычкандарында DMD84 кош нокаут чычкан моделиндеги оорунун фенотибин жакшыртуу үчүн көрсөтүлдү.β-DG менен өз ара аракеттенүү менен, plectin кыйыр түрдө цитоскелеттин бул компонентине DGC байланыштырат.Мындан тышкары, дистрогликан цитоскелеттик кайра түзүлүүгө катышканы белгилүү болгон өсүү фактору рецепторлорун байланыштыруучу 2 протеин (Grb2) менен өз ара аракеттенет85.Интегрин менен Рас активдештирүү Grb2 аркылуу ортомчу болуп көрсөтүлдү, бул интегриндер менен DGC86 ортосундагы кайчылаш үчүн потенциалдуу жолду камсыздай алат.
α-DH гликозилизациясына катышкан гендердеги мутациялар булчуңдардын дистрофиясы деп аталган нерсеге алып келет.Дистрогликанопатиялар клиникалык гетерогендүүлүктү көрсөтөт, бирок негизинен α-DG жана ламинин α277 ортосундагы өз ара аракеттенүүнүн бузулушу менен шартталган.DAG1дин негизги мутацияларынан келип чыккан дистрофигликаноздор көбүнчө өтө сейрек кездешет, сыягы, алар эмбриондук өлүмгө алып келгендиктен87, ошентип ECM менен клеткалык байланыштын зарылдыгын тастыктайт.Бул көпчүлүк дистрофиялык гликан оорулары гликозилизация менен байланышкан экинчилик белок мутацияларынан келип чыгат дегенди билдирет.Мисалы, POMT1 мутациялары өтө оор Уокер-Варбург синдромун пайда кылат, ал аненцефалия менен мүнөздөлөт жана жашоо узактыгынын кескин кыскарышы (3 жылдан аз)88.Бирок, FKRP мутациялары көбүнчө (бирок ар дайым эмес) салыштырмалуу жумшак болгон бут-белдин булчуң дистрофиясы (LGMD) катары көрүнөт.Бирок, FKRPдеги мутациялар WWS89 сейрек учуроочу себеп экени далилденген.FKRPде көптөгөн мутациялар аныкталган, алардын ичинен негиздөөчү мутация (c.826>A) көбүнчө LGMD2I90ду пайда кылат.
LGMD2I – бул салыштырмалуу жумшак булчуң дистрофиясы, анын патогенези клеткадан тышкаркы матрица менен клетка ичиндеги цитоскелеттин ортосундагы байланыштын бузулушуна негизделген.Бул гендердеги мутациялар менен ооруган бейтаптардагы генотип менен фенотиптин ортосундагы мамиле анча ачык эмес жана бул түшүнүк башка DSC белокторуна да тиешелүү.Эмне үчүн FKRP мутациялары бар кээ бир бейтаптар WWS менен шайкеш келген оорунун фенотибин көрсөтүшөт, ал эми башкаларында LGMD2I бар?Бул суроонун жообу i) гликозилдештирүү жолунун кайсы баскычына мутация таасир этет, же ii) ар кандай баскычтагы гипогликозилдөөнүн даражасында болушу мүмкүн.α-DG гипогликозиляциясы дагы эле ECM менен кандайдыр бир деңгээлде өз ара аракеттенүүгө мүмкүндүк берет, бул жумшак жалпы фенотипке алып келет, ал эми базалык мембранадан диссоциациялануу оорунун фенотипинин оордугун жогорулатат.LGMD2I менен ооруган бейтаптар DCMди да өнүктүрүшөт, бирок бул DMDге караганда азыраак документтештирилсе да, кардиомиоциттердин контекстинде бул мутацияларды түшүнүүнүн актуалдуулугун түрткү берет.
Саркоспан-саркогликан субкомплекси DHA түзүлүшүнө өбөлгө түзөт жана β-DH менен түздөн-түз өз ара аракеттенет.Жүрөк кыртышында төрт бир багыттуу саркогликандар бар: α, β, γ жана δ91.Жакында SGCA генинин 3-экзонундагы c.218C>T missense мутациясы жана 7-8-экзондордогу жарым-жартылай гетерозиготалуу делеция LGMD2D92ди пайда кылаары сүрөттөлгөн.Бирок, бул учурда, жазуучулар жүрөктүн фенотипине баа берген эмес.
Башка топтор porcine93 жана mouse94 моделдериндеги SGCD саркогликан субкомплексинде протеиндин экспрессиясын азайтып, DGCтин жалпы структурасын бузуп, DCMге алып барарын аныкташкан.Мындан тышкары, SGCA, SGCB же SGCG мутациялары бар бардык бейтаптардын 19% дилатациялык кардиомиопатияга чалдыкканы жана бардык пациенттердин 25%ы дем алуунун колдоосуна муктаж экендиги билдирилди95.
Саркогликандагы (SG) δдагы рецессивдүү мутациялар саркогликан комплекстеринин азайышы же толук жок болушуна алып келет, демек, жүрөк кыртышында DGC жана LGMD жана аны менен байланышкан DCM96 үчүн жооптуу.Кызыктуусу, SG-δдагы басымдуу-терс мутациялар жүрөк-кан тамыр системасына мүнөздүү жана үй-бүлөлүк кеңейген кардиомиопатиянын себеби болуп саналат97.SG-δ R97Q жана R71T үстөмдүк-терс мутациялар жалпы DGC98 олуттуу бузулушу жок келемиш кардиомиоциттердин туруктуу чагылдырылат көрсөтүлдү.Бирок, бул мутацияларды алып жүрүүчү жүрөк клеткалары DCM98 фенотипине шайкеш келген механикалык стресстин астында сарколемма бузулушуна, өткөрүмдүүлүккө жана механикалык дисфункцияга көбүрөөк кабылышат.
Саркоспан (SSPN) - бул саркогликан субкомплексинде локализацияланган 25 кДа тетраспанин жана протеиндик тепкич катары кызмат кылат99,100.Протеин склад катары, SSPN α-DG99,101 локализациясын жана гликозилдештирүүнү турукташтырат.Чычкан моделдеринде SSPN ашыкча экспрессия булчуң жана laminin 102 ортосундагы байланышты жогорулатуу үчүн табылган.Мындан тышкары, SSPN интегриндер менен өз ара аракеттенип, эки кабырга комиссиясынын, DGC жана интегрин-талин-винкулин гликопротеининин структурасы100,101,102 ортосундагы кайчылаш даражасын сунуштайт.SSPNдин кулашы чычкандын скелет булчуңдарында α7β1дин көбөйүшүнө алып келди.
Акыркы изилдөө көрсөткөндөй, sarcospan ашыкча экспрессия жүрөк кыртышында α-DG жетилишин жана гликозилизациясын DMDдин mdx чычкан моделинде галактосиламинотрансфераза 2 (Galgt2) нокдаунга көз карандысыз түрдө күчөтөт, ошону менен 101 оорунун фенотипин жеңилдетет. ECM, ошону менен ооруну азайтат.Мындан тышкары, алар саркоспандын ашыкча экспрессиясы β1D интегрининин DGCs менен өз ара аракеттенүүсүн азайтып, интегрин комплекстерин101 жөнгө салууда саркоспандын мүмкүн болуучу ролун баса белгилешти.
Синтрофиндер — DGCге локализацияланган, өзүлөрү ички ферменттик активдүүлүккө ээ эмес жана молекулярдык адаптер катары кызмат кылган кичинекей (58 кДа) белоктордун үй-бүлөсү103,104.Беш isoforms (α-1, β-1, β-2, γ-1 жана γ-2) α-1 изоформа басымдуу сызык булчуң кыртышында 105 менен, кыртыш өзгөчө туюнтма көрсөтүү аныкталган.Синтрофиндер дистрофин менен сигнал берүүчү молекулалардын, анын ичинде скелет булчуңундагы нейрондук азот оксидинин синтазасынын (nNOS) ортосундагы байланышты жеңилдеткен маанилүү адаптер белоктору болуп саналат106.α-синтрофин дистрофин 16-17 спектрин кайталоо домени менен түздөн-түз өз ара аракеттенет, ал өз кезегинде nNOS106,107 PDZ-байланыштуу мотив менен байланышат.
Syntrophins да PH2 жана SU милдеттүү домендери аркылуу dystrobrevin менен өз ара аракеттенишет, ошондой эле алар актин цитоскелет 108 менен өз ара аракеттенишет.Чынында эле, синтрофиндер цитоскелет динамикасын жөнгө салууда өзгөчө маанилүү ролду ойнойт окшойт, ал эми α жана β изоформалары F-актин 108 менен түздөн-түз өз ара аракеттене алышат, ошондуктан, кыязы, клетканын чыңалуусун жана биомеханикасын жөнгө салууда роль ойнойт. эффект.Мындан тышкары, syntrophins Rac1109 аркылуу цитоскелетти жөнгө салуу үчүн көрсөтүлгөн.
Синтрофиндин деңгээлин модуляциялоо функцияны калыбына келтире алат жана мини-дистрофинди колдонуу менен жакында жүргүзүлгөн изилдөө ΔR4-R23/ΔCT конструкциясы α-синтрофинди жана башка DGC протеиндерин WT mdx кардиомиоциттерине салыштыра турган деңгээлде калыбына келтире алганын көрсөттү.
Цитоскелетти жөнгө салуудагы ролунан тышкары, синтрофиндер ион каналдарын жөнгө салууда да жакшы документтештирилген 111,112,113.Синтрофиндердин PDZ-байланыштуу мотиви жүрөктүн чыңалуусуна көз каранды Nav1.5111 каналын жөнгө салат, ал жүрөктүн козголушун жана өткөрүмдүүлүгүн орнотууда негизги ролду ойнойт.Кызыктуусу, mdx чычкан моделинде, Nav1.5 каналдары төмөндөтүлгөн жана жүрөк аритмиялары жаныбарлар 111 табылган.Мындан тышкары, mechanosensitive ион каналдарынын бир үй-бүлө, убактылуу кабылдагыч потенциал каналы (TRPC), жүрөк кыртышында α1-syntrophin менен жөнгө салынат 113 жана TRPC6 бөгөт коюу DMD112 чычкан моделинде аритмияны жакшыртуу үчүн көрсөтүлдү.DMD менен TRPC6 активдүүлүгүнүн жогорулашы PKG 112 менен айкалышканда бошогон жүрөк аритмиясына алып келгени билдирилди.Механикалык жактан дистрофиндин азайышы кардиомиоциттерде жана кан тамырдын жылмакай булчуң клеткаларында көрсөтүлгөндөй [Ca2+]i нин стрейч-индукцияланган агылып киришине өбөлгө түзөт, ал TRPC6дан жогору агымга кирип, аны активдештирет.TRPC6нын сунуу үчүн гиперактивдешүүсү аны DMD112,114дө негизги механосенсор жана потенциалдуу терапиялык максатка айлантат.
Дистрофиндин жоголушу бүтүндөй DGC комплексинин лизиске же байкаларлык басылышына алып келет, андан кийин көптөгөн механопротектордук жана механотрандукциялык функциялар жоголот, натыйжада ДМДдагы чаар булчуң тканында катастрофалык фенотип пайда болот.Ошондуктан, RSKs чогуу иштешет жана айрым компоненттер башка компоненттердин болушуна жана иштешине көз каранды экенин эске алуу акылга сыярлык болушу мүмкүн.Бул кардиомиоциттерде сарколемма комплексин чогултуу жана локалдаштыруу үчүн талап кылынган дистрофинге өзгөчө тиешелүү.Ар бир компонент сарколемманы жалпы турукташтырууга, негизги кошумча белокторду локалдаштырууга, ион каналдарын жана ген экспрессиясын жөнгө салууга салым кошууда уникалдуу ролду ойнойт жана DGCде бир белоктун жоголушу бүт миокарддын дисрегуляциясына алып келет.
Жогоруда көрсөтүлгөндөй, көптөгөн DGC белоктор mechanotransduction жана сигнал тартылган, жана dystrophin бул ролго өзгөчө ылайыктуу болуп саналат.Эгерде DGC кабыргаларда жайгашкан болсо, бул интегриндер менен бирге механотрансдукцияга катышат деген пикирди тастыктайт.Ошентип, DGCs физикалык жактан анизотроптук күчтөрдү өткөрүп беришет жана чыңалуу моделине шайкеш келген клетка ичиндеги микрочөйрөнүн механосенсордук жана цитоскелеттик кайра түзүлүшүнө катышат.Мындан тышкары, Dp427m келип жаткан биомеханикалык күчтөрдү борбордук негизги доменинде спектрдин кайталанышын кеңейтүү менен буферлейт, ошону менен 800 нм кеңейтилген диапазондо 25 pN ачуу күчүн сактоо менен механопротектор катары иштейт.Бөлүнүп, дистрофин кардиомиоциттер тарабынан өндүрүлгөн жыйрылуу-эс алуу күчүн «буфердик» кыла алат10.Спектрдин кайталануучу домендери менен өз ара аракеттенген протеиндердин жана фосфолипиддердин ар түрдүүлүгүн эске алуу менен, спектрдин кайталануусунун ачылышы механикалык сезгич белоктордун байланыш кинетикасын талиндикине окшош кылып өзгөртөбү же жокпу деген ой жүгүртүү кызыктуу.Бирок бул азырынча аныктала элек жана кошумча иликтөө талап кылынат.