310 altzairu herdoilgaitzezko bobina kapilar hodiaren osagai kimikoa, distrofina glikoproteina konplexuen papera muskulu-zelulen mekanotransdukzioan

Eskerrik asko Nature.com bisitatzeagatik.CSS laguntza mugatua duen arakatzailearen bertsioa erabiltzen ari zara.Esperientzia onena lortzeko, eguneratutako arakatzailea erabiltzea gomendatzen dugu (edo Internet Explorer-en bateragarritasun modua desgaitzea).Horrez gain, etengabeko laguntza bermatzeko, gunea estilorik eta JavaScript gabe erakusten dugu.
Diapositiba bakoitzeko hiru artikulu erakusten dituzten graduatzaileak.Erabili atzeko eta hurrengo botoiak diapositibetan zehar mugitzeko, edo amaierako diapositiba kontroladorearen botoiak diapositiba bakoitzean mugitzeko.

310 Altzairu herdoilgaitzezko bobina kapilar hodien hornitzaileak

Distrofina distrofina-glikoproteina konplexuaren (DGC) proteina nagusia da hezur-muskuluetan eta kardiomiozitoetan.Distrofinak aktina zitoeskeletoa zelulaz kanpoko matrizearekin (ECM) lotzen du.Zelulaz kanpoko matrizearen eta zelula barneko zitoeskeletoaren arteko konexioaren hausturak ondorio latzak izan ditzake hezur-muskulu-zelulen homeostasiarako, eta hainbat distrofia muskularra eragin dezake.Gainera, DGC funtzionalak galtzeak kardiomiopatia dilatazio progresiboa eta heriotza goiztiarra dakar.Distrofinak malguki molekular gisa jokatzen du eta DHAk funtsezko eginkizuna du sarkolemaren osotasuna mantentzeko.Gainera, DGC seinaleztapen mekanikoarekin lotzen duten frogak pilatzen ari dira, nahiz eta eginkizun hori gaizki ulertzen den.Berrikuspen-artikulu honek DGC-en eta mekanotransdukzioan duten eginkizunaren ikuspegi moderno bat eskaintzea du helburu.Lehenik eta behin, muskulu-zelulen mekanika eta funtzioaren arteko erlazio konplexua eztabaidatzen dugu, eta, ondoren, distrofina glikoproteina konplexuak mekanotransdukzioan eta muskulu-zelulen osotasun biomekanikoaren mantentze-lanetan duen eginkizunari buruzko azken ikerlanak berrikusten ditugu.Azkenik, egungo literatura berrikusten dugu DGC seinaleztapena mekanoseinalearen bideekin nola gurutzatzen den ulertzeko etorkizuneko esku-hartze puntu potentzialak nabarmentzeko, kardiomiopatiari arreta berezia jarriz.
Zelulak etengabeko komunikazioan daude beren mikroingurunearekin, eta haien arteko bi norabideko elkarrizketa beharrezkoa da informazio biomekanikoa interpretatzeko eta integratzeko.Biomekanikak ondorengo funtsezko gertaerak kontrolatzen ditu (adibidez, zitoeskeletoaren berrantolaketak) zelula-fenotipo orokorra espazioan eta denboran kontrolatuz.Kardiomiozitoetan prozesu honen erdigunea kostaldeko eskualdea da, sarkolema integrina-talin-vinkulina eta distrofina-glikoproteina (DGC) konplexuz osatutako sarkomero batekin konektatzen den eskualdea.Zelula barneko zitoeskeletoari atxikita, foku-atxikimendu diskretu hauek (FA) bereizketa, ugalketa, organogenesia, migrazioa, gaixotasunaren progresioa eta abar kontrolatzen dituzten aldaketa biomekaniko eta biokimikoen jauzi bat hedatzen dute.Indar biomekanikoak aldaketa biokimiko eta/edo (epi)genetikoetan bihurtzea mekanotransdukzioa izenez ezagutzen da1.
Aspalditik ezagutzen da integrinaren 2. transmintz-hartzaileak zeluletatik kanpoko matrizea ainguratzen duela eta barneko zein kanpoko seinaleztapena bideratzen duela.Integrinekin batera, DGC-ek ECM-a zitoeskeletoarekin lotzen dute, zelularen kanpoaldearen eta barnearen arteko lotura kritikoa ezarriz3.Luzera osoko distrofina (Dp427) bihotzeko eta hezur-muskuluetan adierazten da batez ere, baina nerbio-sistema zentraleko ehunetan ere ikusten da, erretinan eta Purkinje ehunetan barne4.Integrinen eta DGCren mutazioak distrofia muskularra eta kardiomiopatia dilatatuaren (DCM) progresiboaren kausak direla uste da (1. taula)5,6.Bereziki, distrofina proteina zentrala DGCak kodetzen dituzten DMD mutazioek Duchenne-ren distrofia muskularra (DMD) eragiten dute7.DGC hainbat azpikonplexuz osatuta dago, besteak beste, α- eta β-distroglikanoa (α/β-DG), sarkoglikano-sarkospan, sintrofina eta distrofina8.
Distrofina DMDk (Xp21.1-Xp22) kodetutako zitoeskeleto-proteina bat da, eta DGC mantentzen zeregin nagusia betetzen du.DGC-k sarkolemaren osotasuna mantentzen du, muskulu-ehun ildodunaren mintz plasmatikoa.Distrofinak uzkurdurak eragindako kalteak areago arintzen ditu malguki molekular eta aldamio molekular gisa jokatuz9,10.Luzera osoko distrofinak 427 kDa-ko pisu molekularra du, hala ere, DMDren barne-sustatzaile askoren ondorioz, naturan gertatzen diren hainbat isoforma moztu daude, Dp7111 barne.
Proteina osagarriak distrofinan kokatuta daudela frogatu da, egiazko mekanotransduktoreak barne, hala nola oxido nitrikoaren sintasa neuronala (nNOS), Bai-lotutako proteina (YAP) eta caveolin-3, eta horrela seinaleztapen zelularreko osagai garrantzitsuak ordezkatzen dituzte.12, 13, 14. Konposatuak. Atxikimenduaz gain, zelulen eta matrizearen arteko elkarreraginekin lotutako mekanismo zelularra, integrinek eta hauen behean dauden helburuek osatutakoa, bi konplexu hauek zelularen "barrutik" eta "kanpotik" arteko interfazea adierazten dute. .Foku-atxikimendu hauek suntsipen anormaletatik babestea funtsezkoa da zelulen portaera eta biziraupenerako.Gainera, datuek onartzen dute distrofina kanal ioiko mekanosentikorren modulatzailea dela, tartean aktibatutako kanalak barne, batez ere L motako Ca2+ kanalak eta TRPC 15 kanalak.
Distrofina muskulu-zelulen funtzio homeostatikorako garrantzitsua den arren, euskarri-mekanismo zehatzak ez dira hain argiak, batez ere distrofinaren eginkizuna eta mekanosentsore eta babes mekaniko gisa jarduteko duen gaitasuna.Distrofinaren galeraren ondorioz, erantzunik gabeko hainbat galdera sortu dira, besteak beste: YAP eta AMPK bezalako proteina mekanosentikorrak sarkoleman gaizki kokatuta dauden;Ba al dago integrinekin diafonia, mekanotransdukzio anormala ekar dezaketen zirkunstantzia?Ezaugarri horiek guztiek DMD duten pazienteetan ikusten den DCM fenotipo larrian lagun dezakete.
Horrez gain, biomekanika zelularrean izandako aldaketek DMD fenotipo orokorrarekin elkartzeak ondorio kliniko garrantzitsuak ditu.DMD X-rekin lotutako distrofia muskularra da, 1:3500-5000 gizoni eragiten diena, mugikortasunaren galera goiztiarra (<5 urte) eta DCM progresiboa eta beste etiologia batzuen DCM baino pronostiko nabarmen okerragoa duena16,17,18.
Distrofinaren galeraren biomekanika ez da guztiz deskribatu, eta hemen distrofinak benetan mekanobabesle-eginkizuna betetzen duela, hau da, sarkolemaren osotasuna mantentzea, eta mekanotransdukzioan funtsezkoa den nozioa onartzen duten frogak berrikusten ditugu.Horrez gain, integrinekin gurutzaketa garrantzitsua iradokitzen duten frogak berrikusi ditugu, zehazki laminina α7β1D muskulu ildodun zeluletan lotzen duena.
Txertazioak eta ezabaketak DMDn mutazio ugariren erantzule dira, mutazioen % 72 mutazio horien eraginez19.Klinikoki, DMD haurtzaroan (≤5 urte) agertzen da hipotentsioarekin, Gower-en zeinu positiboarekin, adinarekin lotutako aldaketen progresio atzeratua, atzerapen mentala eta hezur-muskuluen atrofia.Historikoki, arnas-urritasuna izan da DMD gaixoen heriotza-kausa nagusia, baina laguntza-laguntza hobetzeak (kortikoideak, etengabeko arnasbideen presio positiboa) bizi-itxaropena areagotu du paziente horiengan, eta 1990etik aurrera jaiotako DMD gaixoen batez besteko adina 28,1 urtekoa da 20,21. ..Hala ere, pazientearen biziraupena handitzen den heinean, DCM progresiboaren pronostikoa nabarmen okerragoa da beste kardiomiopatiekin alderatuta16, eta azken faseko bihotz-gutxiegitasuna eragiten du, hori baita gaur egun heriotza-kausa nagusia, DMD heriotzen %50 gutxi gorabehera17,18.
DCM progresiboak ezkerreko bentrikuluaren dilatazioa eta betegarritasuna areagotzea, bentrikuluaren argaltzea, fibrokoipe-infiltrazioa areagotzea, funtzio sistolikoa gutxitzea eta arritmien maiztasuna areagotzea da.DMD duten pazienteen DCM maila ia unibertsala da nerabezaroaren amaieran (% 90 eta 18 urte artean), baina gaixoen % 59tan dago 10 urterako8,22.Arazo honi aurre egitea ezinbestekoa da ezkerreko bentrikuluaren eiekzio-frakzioa etengabe jaisten ari baita urtean %1,6ko tasa23.
Bihotz-arritmiak ohikoak dira DMD duten pazienteetan, batez ere takikardia sinusala eta takikardia bentrikularra, eta bat-bateko heriotzaren kausa dira22.Arritmiak fibrokoipe-infiltrazioaren ondorio dira, batez ere ezkerreko bentrikulu azpibasalean, eta horrek itzulera-zirkuituak kaltetzen ditu, baita [Ca2+]i prozesatzeko disfuntzioa eta kanal ioikoen disfuntzioa24,25.Bihotz-aurkezpen klinikoa aitortzea ezinbestekoa da, tratamendu goiztiarren estrategiek DCM larriaren agerpena atzeratu dezaketelako.
Bihotz-disfuntzioa eta hezur-muskuluaren erikortasuna tratatzearen garrantzia mdx26 izeneko DMD-ren sagu-eredu bat erabili zuen ikerketa interesgarri batean erakusten da, hezur-muskulu-ehuna hobetzearen ondorioak aztertzeko, DMDn dauden azpiko bihotz-arazoei aurre egin gabe.Hemen, egileek bihotz-disfuntzioan 5 aldiz igoera paradoxikoa frogatu zuten hezur-muskulua hobetu ondoren, eta saguek kanporatze frakzioaren murrizketa nabarmena izan zuten26.Hezur-muskulu-funtzioa hobetzeak jarduera fisiko handiagoak miokardioari tentsio gehiago jartzea ahalbidetzen du, eta disfuntzio orokorrak jasan ditzake.Horrek DMD pazienteak orokorrean tratatzearen garrantzia nabarmentzen du eta hezur-muskulu-terapiaren aurka bakarrik ohartarazten du.
DGC-ek hainbat funtzio osagarri betetzen dituzte, hots, sarkolemari egitura-egonkortasuna ematea, seinaleztapen-lotura gisa jarduten duen aldamio molekularra bilakatzea, ioi-kanal mekanosentsibleak erregulatzea, kostaldeko mekanotransdukzioaren muina, eta alboko indarraren transmisioan parte hartzea. saiheskiak (1b. irudia)..Gaitasun horretan distrofinak paper nagusia betetzen du, eta barne sustatzaile askoren presentzia dela eta, hainbat isoforma daude, bakoitzak rol ezberdina betetzen du ehun ezberdinetan.Distrofina isoforma ezberdinen ehunen adierazpen diferentzialak isoforma bakoitzak rol ezberdina betetzen duela onartzen du.Adibidez, bihotz-ehunak luzera osoa adierazten du (Dp427m) baita distrofinaren Dp71m isoforma laburragoa ere, eta hezur-ehunak bietako lehena baino ez du adierazten.Azpimota bakoitzaren eginkizunaren behaketak bere funtzio fisiologikoa ez ezik, muskulu-distrofiaren patogenia ere agerian utzi dezake.
Luzera osoko distrofinaren (Dp427m) eta Dp71 isoforma txikiagoaren irudikapen eskematikoa.Distrofinak 24 espektrina errepikapen ditu lau begiztekin bereizita, baita aktina lotzeko domeinu bat (ABD), zisteina aberatsa (CR) domeinu bat eta C-mutur bat (CT) ere.Lotura-kide nagusiak identifikatu dira, mikrotubuluak (MT) eta sarkolema barne.Dp71 isoforma asko daude, Dp71m muskulu-ehunari eta Dp71b nerbio-ehunaren isoformari dagokio.Bereziki, Dp71f neuronen isoforma zitoplasmatikoari egiten dio erreferentzia.b Distrofina-glikoproteina konplexua (DHA) sarkolema osotasunean kokatzen da.Indar biomekanikoak ECM eta F-aktinaren artean aldatzen dira.Kontuan izan DGC-en eta integrinaren atxikimenduaren arteko gurutzaketa potentziala, Dp71-ek atxikimendu fokaletan izan dezake zeregina.Biorender.com-ekin sortua.
DMD distrofia muskularrik ohikoena da eta DMDren mutazioek eragiten dute.Hala eta guztiz ere, distrofinaren aurkako eginkizunaren gaur egungo ulermena guztiz balioesteko, garrantzitsua da DGCren testuinguruan kokatzea.Horrela, gainerako proteinak laburki deskribatuko dira.DGCren proteinaren konposizioa 1980ko hamarkadaren amaieran hasi zen aztertzen, distrofinari arreta berezia jarriz.Koenig27,28, Hoffman29 eta Ervasti30 aurkikuntza garrantzitsua egin zuten distrofina identifikatuz, 427 kDa-ko proteina muskulu ildunduan31.
Ondoren, beste azpikonplexu batzuk distrofinarekin erlazionatuta zeudela frogatu zen, sarkoglikanoarekin, transsinarekin, distrofina azpikonplexuarekin, disbrevinarekin eta sintrofinekin, besteak beste, egungo DGC eredua osatzen dutenak.Atal honek lehenik DGCk pertzepzio mekanosentsorialean duen eginkizunaren frogak zabalduko ditu osagai indibidualak zehatz-mehatz aztertzen dituen bitartean.
Muskulu-ehun ildunduan dagoen luzera osoko distrofina isoforma Dp427m da (adibidez, "m" muskulua garunetik bereizteko) eta bastoi formako proteina handi bat da, kardiomiozitoen sarkolemaren azpian kokatutako lau domeinu funtzional dituena, batez ere kostaldeko eskualdean. 29, 32. Dp427m, Xp21.1-en DMD geneak kodetua, 2,2 megabasetan sortutako 79 exoiz osatuta dago eta, beraz, gure genomako gene handiena da8.
DMD-ko hainbat barne sustatzaileek distrofina moztutako isoforma anitz sortzen dituzte, horietako batzuk ehun espezifikoak.Dp427m-rekin alderatuta, Dp71m nabarmen moztuta dago eta ez du espektrin errepikapen-domeinurik edo N-terminaleko ABD domeinurik.Hala ere, Dp71m-k C-terminal lotura-egitura mantentzen du.Kardiomiozitoetan, Dp71m-en eginkizuna ez dago argi, baina T hodietan kokatzen dela frogatu da, eta iradokitzen du kitzikapen-kontrakzio akoplamendua erregulatzen lagun dezakeela 33,34,35.Dakigunez, Dp71m-ren azken aurkikuntzak arreta gutxi jaso du bihotz-ehunean, baina zenbait ikerketek iradokitzen dute luzatze-aktibatutako ioi-kanalekin lotuta dagoela, eta Masubuchi-k iradoki zuen nNOS33-ren erregulazioan zeresana izan dezakeela., 36. Hori horrela, Dp71-k arreta handia jaso du neurofisiologian eta plaketen ikerketan, kardiomiozitoen eginkizunaren berri eman dezaketen arloak37,38,39.
Nerbio-ehunean, Dp71b isoforma adierazten da nagusiki, 14 isoformarekin38.Dp71b ezabatzeak, nerbio-sistema zentraleko aquaporin 4 eta Kir4.1 potasio kanalen erregulatzaile garrantzitsu bat, odol-garuneko hesiaren iragazkortasuna aldatzen duela frogatu da40.Dp71b-ek kanal ioikoen erregulazioan duen papera kontuan hartuta, Dp71m-k antzeko eginkizuna izan dezake kardiomiozitoetan.
Kostaldeko ganglioetan DGC egoteak berehala adierazten du mekanotransdukzioan eginkizun bat, eta, hain zuzen ere, integrina-talin-vinkulina konplexuekin ko-lokalizatzen dela frogatu da 41 .Gainera, kostaldeko segmentua zeharkako mekanotransdukziorako fokua dela kontuan hartuta, Dp427m-ren lokalizazioak hemen nabarmentzen du zelulak uzkurdurak eragindako kalteetatik babesteko duen eginkizuna.Gainera, Dp427m aktinarekin eta mikrotubuluen zitoeskeletoarekin elkarreragiten du, horrela zelula barneko ingurunearen eta zelula kanpoko matrizearen arteko konexioa osatuz.
Aktina lotzeko 1. domeinua (ABD1) daukan N-muturra F-aktinarekin elkarreragiteko eta γ-aktina isoforma sarkolemari ainguratzeko beharrezkoak diren bi kalmodulinaren homologia domeinuz (CH) osatzen dute42,43.Distrofinak kardiomiozitoen biskoelastikotasun orokorrean lagun dezake subsarcolemmal zitoeskeletoari atxikita, eta kostaldeko ganglioetan duen kokapenak mekanotransdukzioan eta baita mekanoprotekzioan parte hartzen duela onartzen du44,45.
Nukleo zentralaren domeinua espektrina-itxurako errepikatutako 24 proteinaz osatuta dago, eta horietako bakoitzak gutxi gorabehera 100 aminoazido-hondakin ditu.Espektrinaren errepikapenak lau bisagra domeinurekin tartekatzen dira, proteinari malgutasuna eta hedagarritasun maila handia emanez.Distrofina espektrinaren errepikapenak 21 nm-tik 84 nm-ra hedatzen diren indar-tarte fisiologiko baten barruan (15-30 pN) heda daitezke, miosina uzkurtzeko lor daitezkeen indarrak 46 .Espektrinaren errepikapen-domeinuaren ezaugarri hauei esker, distrofinak molekula molekularra jotzeko aukera ematen du.
Dp427m-ren erdiko hagak sarkoleman kokatzea bermatzen du, bereziki, fosfatidilserinarekin 47,48 elkarrekintza hidrofobo eta elektrostatikoen bidez.Interesgarria da distrofinaren erdiko nukleoak era ezberdinean elkarreragiten du sarkolema fosfolipidoekin hezur eta bihotzeko ehunetan, agian udaberriko eredu desberdinak islatuz.kritikoa, hezur-muskuluak ere R10-R1249-rekin lotuta dauden bitartean.
γ-aktina zitoeskeletoari lotzeko ABD2 espektrinaren errepikapena 11-17 eskualdea behar da, oinarrizko aminoazido-hondakinez osatuta dagoena eta F-aktina lotzen duen CH domeinutik desberdina dena.Mikrotubuluek distrofinaren oinarrizko domeinuarekin elkarreragiten dute zuzenean, elkarrekintza honek 4-15 eta 20-23 espektrin errepikapenen hondarrak behar ditu, eta B anirinaren presentzia beharrezkoa da gune horretan mikrotubuluak sortzea saihesteko.Hodiak falta dira 50,51,52.Mikrotubuluen eta distrofinaren arteko hutsuneak DMD patologia areagotzen duela frogatu da oxigeno-espezie erreaktiboak (X-ROS) handituz.
Ankyrin B bidezko CR domeinua sarkolemako fosfolipidoen beste aingura bat da52.Ankyrin-B eta ankyrin-G beharrezkoak dira distrofina/DGC saihets-hegalak lokalizatzeko, eta haien ezak DGC52-ren sarkolema-eredu difusoa eragiten du.
CR domeinuak β-DG-ren PPxY lotespen-motiboarekin zuzenean elkarreragiten duen WW lotura-domeinua dauka.Distrofina-glikano konplexuari atxikita, distrofinak zelularen barruko eta kanpoko arteko lotura osatzen du54.Konexio hori funtsezkoa da muskulu ildaskatuarentzat, ECMren eta zelularen barneko konexioaren hausturak bizia mugatzen duen muskulu-distrofia ekartzen duela erakusten duen bezala.
Azkenik, CT domeinua oso kontserbatutako eskualdea da, helize kiribildua osatzen duena eta funtsezkoa da α-distrobrevinarekin eta α1-,β1-sintrofinekin lotzeko55,56.α-distrobrevina distrofinaren CT domeinuarekin lotzen da eta sarkoleman distrofinarekiko erresistentzia gehigarria ematen du57.
Enbrioi- eta fetu-garapenean, utrofina asko adierazten da hainbat ehunetan, besteak beste, zelula endotelialetan, nerbio-ehunean eta muskulu-ehun ildunduetan58.Utrofina 6q kromosoman kokatutako UTRN bidez adierazten da eta proteina %80ko homologia duen distrofina autologoa da.Garapenean, utrofina sarkoleman kokatzen da, baina jaio osteko muskulu-ehun ildunduan nabarmen kendu egiten da, non distrofinak ordezkatzen duen.Jaio ondoren, utrofinaren lokalizazioa hezur-muskuluen tendoi eta juntura neuromuskularretara mugatzen da58,59.
Utrofina lotzeko bikoteak distrofinen antzekoak dira, nahiz eta funtsezko desberdintasun batzuk deskribatu diren.Esate baterako, distrofinak β-DGrekin elkarreragin egiten du bere WW domeinuaren bidez, zeina ZZ domeinuaren bidez egonkortzen den (zink ioi bi lotzeko duen gaitasunagatik izendatua) bere CT eskualdean, non 3307-3354 azido zisteiko-hondarrak bereziki garrantzitsuak diren elkarrekintza honetarako60. ., 61. Utrofina β-DG-rekin ere lotzen da WW/ZZ domeinuaren bidez, baina elkarrekintza hori eusten duten hondakin zehatzak distrofina-hondakinetatik desberdinak dira (3307-3345 distrofinan eta 3064-3102 utrofinan) 60,61.Garrantzitsuena, utrofinaren β-DG-rekin lotzea gutxi gorabehera 2 aldiz txikiagoa izan zen distrofinarekin alderatuta 61. Distrofina F-aktinarekin lotzen dela jakinarazi da 11-17 espektrinaren errepikapenen bidez, utrofinaren antzeko guneak ezin diren bitartean F-aktinarekin lotu, nahiz eta. kontzentrazio handiak, baina beren CH-domeinuen bidez elkarreragin dezakete.62,63,64 ekintza.Azkenik, distrofina ez bezala, utrofina ezin da mikrotubuluetara lotu51.
Biomekanikoki, utrofina espektrinaren errepikapenek distrofinarekin alderatuta hedapen-eredu desberdina dute.Utrofina-espektrinak indar handiagoarekin errepikatzen du hedapena, titinaren antzera, baina ez distrofina65.Honek bat dator tendoi-lokaletan indar elastiko zurrunaren transmisioan duen lokalizazioarekin eta eginkizunarekin, baina utrofina ez da hain egokia malguki molekular gisa jarduteko uzkurdurak eragindako indar tamponeetan 65 .Batera hartuta, datu hauek iradokitzen dute mekanotransdukzioa eta mekanobuffering gaitasunak alda daitezkeela utrofinaren gainespresioaren aurrean, batez ere lotura-kide/mekanismo desberdinak kontuan hartuta, baina horrek azterketa esperimental gehiago behar du.
Ikuspegi funtzional batetik, utrofinak distrofinaren antzeko efektuak dituela uste izateak DMD66,67 tratamendu potentzial bat bihurtzen du.Izan ere, DMD paziente batzuek utrofina gainespresatzen dutela frogatu da, agian konpentsazio-mekanismo gisa, eta fenotipoa arrakastaz berreskuratu da utrofinaren gainespresioa duen sagu-eredu batean 68 .Utrofinaren goranzko erregulazioa estrategia terapeutiko litekeena den arren, utrofinaren eta distrofinaren arteko desberdintasun formal eta funtzionalaren eta sarkoleman zehar lokalizazio egokiarekin gainespresio hori eragitearen baliagarritasuna utrofinaren epe luzerako estrategia oraindik ez dago argi.Nabarmentzekoa, emakumezko eramaileek utrofinaren adierazpenaren mosaiko eredua erakusten dute, eta distrofinaren eta utrofinaren arteko erlazioak gaixo hauen kardiomiopatia dilatatuaren mailan eragina izan dezake, 69 eramaile-eredu murrinek erakutsi duten arren..
Distroglikanoaren azpikonplexua bi proteinaz osatuta dago, α- eta β-distroglikanoa (α-, β-DG), biak DAG1 genetik transkribatuta eta, ondoren, translazio osteko bi proteina osagaitan zatituta 71 .α-DG oso glukosilatua dago DGCen zelulaz kanpoko alderdian eta zuzenean elkarreragin egiten du laminin α2-ko prolina-hondakinekin eta baita agrin72 eta picaculin73 eta distrofinaren CT/CR eskualdearekin73,74,75,76.O-loturiko glikosilazioa, batez ere serina-hondakinena, beharrezkoa da ECMrekin elkarreragiteko.Glikosilazio bideak entzima asko biltzen ditu, zeinen mutazioek distrofia muskularra eragiten duten (ikus 1. taula ere).Besteak beste, O-mannosiltransferasa POMT2, fukutina eta fukutinarekin erlazionatutako proteina (FKRP), nukleoko glikanari tandem ribitol fosfatoak gehitzen dizkioten bi ribitol fosfotransferasa eta xilosa eta glukosa gehitzen dituen LARGE1 proteina.Azido uroniko polisakarido lineala, glikanoaren amaierako matrizeko glikano bezala ere ezaguna77.FKRP ECM-aren garapenean eta mantentze-lanean ere parte hartzen du, eta bertan dauden mutazioek laminin α2 eta α-DG77,78,79 lamininaren adierazpena gutxitzen dute.Horrez gain, FKRPk lamina basalaren eta zelula kanpoko matrize kardiakoaren eraketa ere zuzen dezake 80 fibronektina glikosilatuaren bidez.
β-DGk YAP12 zuzenean lokalizatzen eta bahitzen duen PPxY lotesle motibo bat dauka.Aurkikuntza interesgarria da, DGC kardiomiozitoen zelulen zikloa erregulatzen duela esan nahi baitu.Jaioberrien kardiomiozitoetan α-DH-ak agrinarekin elkarreragiten du, eta horrek bihotzaren birsorkuntza eta DGC76 lisia sustatzen ditu zelulen heltzearen ondorioz.Kardiomiozitoak heldu ahala, agrenen adierazpena gutxitzen da lamininaren mesedetan, eta horrek ziklo zelularra geldiarazten laguntzen duela uste da76.Morikawa12-k erakutsi zuen distrofinaren eta salvadorren, YAP-en erregulatzaile negatiboa den deuseztapen bikoitzak, kardiomiozitoen hiperproliferazioa dakarrela infartua eragiten duten errumenean.Honek ideia zirraragarria ekarri zuen YAP manipulazioak balio klinikoa izan zezakeela miokardioko infartuaren ondoren ehun-galera prebenitzeko.Beraz, agrinak eragindako DGC lisisak YAP aktibatzea ahalbidetzen duen ardatz bat irudika dezake eta bihotz-birsorkuntzarako bide potentziala da.
Mekanikoki, α- eta β-DG behar dira sarkolemaren eta geruza basalaren arteko elkarrekintza mantentzeko 81 .α-DG eta α7 integrinek kostaldeko ganglioan indarra sortzen laguntzen dute, eta α-DG galerak sarkolema basal laminatik bereiztea eragiten du, hezur-muskulu-ehuna uzkurdurak eragindako kalteak jasan ditzakeelarik.Aurretik deskribatu bezala, distroglikanoen konplexuak DGCen fakturazio orokorra erregulatzen du, non ligando lamininarekin lotzeak β-DG892-ren PPPY lotzeko motiboaren tirosina fosforilazioa eragiten du.Tirosinaren fosforilazioa hemen distrofina desmuntatzea sustatzen du, DGC konplexua iraultzen duena.Fisiologikoki, prozesu hori oso erregulatuta dago, eta hori ez dago muskulu-distrofian82, nahiz eta prozesu hori kontrolatzen duten azpian dauden mekanismoak guztiz ulertzen ez diren.
Tarte ziklikoak ERK1/2 eta AMPK bideak aktibatzen dituela frogatu da distrofina konplexuaren eta erlazionatutako proteina plektina83 bidez.Elkarrekin, plektina eta distroglikanoa aldamio gisa jarduteko ez ezik, mekanotransdukzioan parte hartzeko ere beharrezkoak dira, eta plectinaren kolpeak ERK1/2 eta AMPK83ren jarduera gutxitzea dakar.Plectina zitoeskeletoko tarteko harizpi desminarekin ere lotzen da, eta desminaren gainadierazpenak gaixotasunaren fenotipoa hobetzen duela frogatu da mdx:desmin eta mdx saguetan, DMD84 knockout bikoitzeko saguaren ereduan.β-DGrekin elkarreraginean, plectinak DGC zitoeskeletoaren osagai honekin zeharka lotzen du.Horrez gain, distroglikanoak hazkuntza-faktorearen errezeptoreari lotzeko proteina 2 (Grb2)rekin elkarreragiten du, zeina zitoeskeletoen berrantolaketetan parte hartzen duela ezagutzen dena85.Integrinaren bidez Ras aktibazioa Grb2-ren bidez bideratzen dela frogatu da, integrinen eta DGC86ren arteko gurutzapenerako bide potentziala eskain dezakeela.
α-DH glikosilazioan parte hartzen duten geneen mutazioek distrofia muskularra deritzona dakar.Distroglicanopatiek heterogeneotasun klinikoa erakusten dute, baina batez ere α-DG eta laminin α277-ren arteko elkarrekintzan eten batek eragiten du.DAG1-en mutazio primarioek eragindako distrofiglikanosak oso arraroak dira orokorrean, ziurrenik enbrioi-hilgarriak direlako87, eta, beraz, ECM-rekin zelula-elkartearen beharra berresten dute.Horrek esan nahi du glikano-gaixotasun distrofiko gehienak glikosilazioarekin lotutako proteina-mutazio sekundarioek eragiten dituztela.Esaterako, POMT1-en mutazioek Walker-Warburg sindrome oso larria eragiten dute, anentzefalia eta bizi-itxaropena nabarmen laburtu (3 urte baino gutxiago)88.Hala eta guztiz ere, FKRP mutazioak nagusiki gorputz-gerriko muskulu-distrofia (LGMD) gisa agertzen dira, normalean (baina ez beti) nahiko arina izaten dena.Hala ere, FKRPren mutazioak WWS89-ren kausa arraroa direla frogatu da.FKRP-n mutazio asko identifikatu dira, eta horietatik mutazio sortzaileak (c.826>A) eragiten du gehienetan LGMD2I90.
LGMD2I muskulu-distrofia nahiko arina da, zeinaren patogenia zelulaz kanpoko matrizearen eta zelula barneko zitoeskeletoaren arteko lotura hausten du.Ez da hain argi genotipoaren eta fenotipoaren arteko erlazioa gene horietan mutazioak dituzten pazienteetan, eta, hain zuzen ere, kontzeptu hori aplikagarria da beste DSC proteina batzuetan.Zergatik erakusten dute FKRP mutazioak dituzten paziente batzuek WWSrekin bat datorren gaixotasunaren fenotipoa, beste batzuek LGMD2I duten bitartean?Galdera honen erantzuna i) mutazioaren eraginpean dagoen glikosilazio-bideko zein urratsetan egon daiteke, edo ii) edozein urratsetan dagoen hipoglikosilazio-maila.α-DG-ren hipoglikosilazioak ECMrekin nolabaiteko elkarrekintza ahalbidetzen du, fenotipo orokorra arinagoa izan dadin, eta sotoko mintzarekiko disoziazioak gaixotasunaren fenotipoaren larritasuna areagotzen du.LGMD2I duten pazienteek ere DCM garatzen dute, hori DMD baino dokumentazio gutxiago dagoen arren, mutazio hauek kardiomiozitoen testuinguruan ulertzeko premia motibatuz.
Sarkospan-sarcoglycan azpikonplexuak DHAren sorrera sustatzen du eta β-DH-rekin zuzenean elkarreragiten du.Bihotz-ehunean norabide bakarreko lau sarkoglikano daude: α, β, γ eta δ91.Duela gutxi deskribatu da SGCA genearen 3. exoian c.218C>T missense mutazio batek eta 7-8 exoietan delezio heterozigoto partzial batek LGMD2D92 eragiten duela.Hala ere, kasu honetan, egileek ez zuten bihotz-fenotipoa ebaluatu.
Beste talde batzuek aurkitu dute txerri93 eta sagu94 ereduetan SGCDak proteina-adierazpena murrizten duela sarkoglikanoen azpikonplexuan, DGC-en egitura orokorra apurtuz eta DCMra eramaten duela.Horrez gain, SGCA, SGCB edo SGCG mutazioak dituzten paziente guztien % 19k kardiomiopatia dilatatua zutela jakinarazi zuten, eta paziente guztien % 25ek arnas-laguntza ere behar zuten95.
Sarkoglikanoaren (SG) δ-en mutazio errezesiboek sarkoglikanoen konplexuen murrizketa edo erabateko eza eragiten dute bihotz-ehunean, eta, ondorioz, DGC-ren eta LGMDren eta hari lotutako DCM96ren erantzule dira.Interesgarria da, SG-δ-en mutazio dominante-negatiboak sistema kardiobaskularraren espezifikoak dira eta familiaren kardiomiopatia dilatatuaren kausa dira97.SG-δ R97Q eta R71T mutazio dominante-negatiboak arratoi kardiomiozitoetan egonkor adierazten direla frogatu da DGC98 osoaren narriadura nabarmenik gabe.Hala ere, mutazio hauek daramatzaten bihotzeko zelulak sarkolema kalteak, iragazkortasunak eta disfuntzio mekanikoak jasan ditzakete estres mekanikoan, DCM98 fenotipoarekin bat etorriz.
Sarcospan (SSPN) 25 kDa-ko tetraspanina bat da, sarkoglikano azpikonplexuan kokatua eta proteina-aldamio gisa balio duela uste da99,100.Proteina aldamio gisa, SSPN-k α-DG99,101-ren lokalizazioa eta glikosilazioa egonkortzen ditu.Saguaren ereduetan SSPNren gehiegizko adierazpenak giharren eta lamininaren arteko lotura areagotzen duela aurkitu da 102 .Horrez gain, SSPNk integrinekin elkarreragina duela frogatu da, bi saihets-komisura, DGC, eta integrin-talin-vinculin glikoproteinaren egituraren arteko diafonia-maila iradokiz100,101,102.SSPNren kolpeak α7β1 areagotu egin zuen saguaren hezur-muskuluan.
Duela gutxi egindako ikerketa batek erakutsi zuen sarkospanaren gainespresioak α-DG-ren heltzea eta glikosilazioa hobetzen dituela bihotz-ehunean galactosylaminotransferase 2 (Galgt2) knockdown-etik independenteki DMD-ren mdx saguaren eredu batean, eta horrela 101 gaixotasunaren fenotipoa arinduz. ECM, horrela gaixotasuna gehien arintzeko.Gainera, sarkospanaren gainespresioak β1D integrinaren elkarrekintza DGCekin murrizten duela erakutsi dute, sarkospanek integrina konplexuen erregulazioan izan dezakeen eginkizuna nabarmenduz101.
Sintrofinak (58 kDa) proteina txikien familia bat dira, DGCetan kokatzen direnak, berez ez dute berezko jarduera entzimatikorik eta molekular egokitzaile gisa balio dutenak103,104.Bost isoformak (α-1, β-1, β-2, γ-1 eta γ-2) identifikatu dira ehunen espresio espezifikoa erakutsiz, α-1 isoforma nagusiki muskulu-ehun ildunduan adierazita 105 .Sintrofinak proteina egokitzaile garrantzitsuak dira, distrofinaren eta seinaleztapen-molekulen arteko komunikazioa errazten dutenak, hezur-muskuluetako oxido nitriko neuronala (nNOS) barne106.α-sintrofinak distrofinaren 16-17 espektrinaren errepikapen domeinuarekin zuzenean elkarreragiten du, eta, aldi berean, nNOS106,107 PDZ lotzeko motiboarekin lotzen da.
Sintrofinek distrobrevinarekin ere elkarreragiten dute PH2 eta SU lotura-domeinuen bidez, eta aktina-zitoeskeletoarekin ere elkarreragiten dute 108 .Izan ere, badirudi sintrofinek paper garrantzitsua betetzen dutela zitoeskeletoaren dinamikaren erregulazioan, eta α eta β isoformek F-aktinarekin zuzenean elkarreragiteko gai dira eta, beraz, litekeena da tentsegritatearen erregulazioan eta zelulen biomekanikan. efektua.Horrez gain, sintrofinek Rac1109 bidez zitoeskeletoa erregulatzen dutela frogatu da.
Sintrofina-maila modulatzeak funtzioa berreskuratu dezake, eta mini-distrofina erabiliz egindako azken ikerketa batek erakutsi zuen ΔR4-R23/ΔCT eraikuntzak α-sintrofina eta beste DGC proteinak WT mdx kardiomiozitoen pareko mailetara berrezartzeko gai zela.
Zitoeskeletoaren erregulazioan duten zereginaz gain, sintrofinak ondo dokumentatuta daude kanal ioien erregulazioan 111,112,113.Sintrofinen PDZ lotzeko motiboak bihotzeko tentsioaren menpeko Nav1.5111 kanala erregulatzen du, eta horrek funtsezko eginkizuna du bihotzeko kitzikagarritasuna eta eroapena ezartzeko.Interesgarria da mdx saguaren ereduan Nav1.5 kanalak beheranzko erregulazioan eta bihotzeko arritmiak aurkitu ziren animalietan 111 .Horrez gain, kanal ioiko mekanosentikorren familia bat, Transient receptor potential channel (TRPC), α1-sintrofinaren bidez erregulatzen dela frogatu da bihotz-ehunean 113 eta TRPC6 inhibizioak DMD112 saguaren ereduan arritmiak hobetzen dituela frogatu da.DMDn TRPC6 jarduera handitzeak arritmia kardiakoa eragiten duela jakinarazi da, PKG 112rekin konbinatuta arintzen direnak.Mekanikoki, distrofinaren agortzeak [Ca2+]i-ren fluxua sustatzen du, TRPC6-ren urpean jarduten duena, hura aktibatzeko, kardiomiozitoetan eta gihar leun baskularren zeluletan112,114.TRPC6 luzatzeko hiperaktibitateak DMD112,114-n mekanosentsore eta helburu terapeutiko potentzial garrantzitsu bihurtzen du.
Distrofinaren galerak DGC konplexu osoaren lisi edo ezabaketa nabarmena dakar, eta ondoren mekanobabesle eta mekanotransdukzio funtzio asko galtzen ditu, eta ondorioz, DMD-ko muskulu-ehun ildunduan ikusten den fenotipo katastrofikoa sortzen da.Hori dela eta, arrazoizkoa izan daiteke RSK-ek batera funtzionatzen dutela eta osagai indibidualak beste osagai batzuen presentziaren eta funtzionamenduaren menpe daudela.Hau bereziki egia da distrofinarekin, kardiomiozitoetan sarkolema konplexua muntatzeko eta kokatzeko beharrezkoa dela dirudi.Osagai bakoitzak eginkizun berezia betetzen du sarkolemaren egonkortze orokorrean, funtsezko proteina osagarrien lokalizazioan, kanal ioikoen erregulazioan eta geneen adierazpenean eta DGC-n proteina bakarra galtzeak miokardio osoaren desregulazioa eragiten du.
Goian erakutsi bezala, DGC proteina askok mekanotransdukzioan eta seinaleztapenean parte hartzen dute, eta distrofina bereziki egokia da eginkizun honetarako.DGC saihetsetan kokatzen bada, integrinekin batera mekanotransdukzioan parte hartzen duen iritzia baieztatzen du.Horrela, DGC-ek fisikoki indar anisotropoen transferentzia jasaten dute eta zelula barneko mikroingurunearen mekanosentsorio eta zitoeskeletoaren berrantolaketetan parte hartzen dute, tensegritate ereduarekin bat.Horrez gain, Dp427m-ek sarrerako indar biomekanikoak buffertzen ditu espektrinaren errepikapenak hedatuz bere nukleo zentralaren domeinuaren barruan, eta horrela mekanobabesle gisa jarduten du 25 pN-ko desegiteko indarra mantenduz 800 nm-ko tarte zabalean.Zatitzean, distrofinak kardiomiozitoek sortzen duten uzkurtze-erlaxazio-indarra "buffer" egiteko gai da10.Espektrinaren errepikapen-domeinuekin elkarreragiten duten proteina eta fosfolipidoen aniztasuna kontuan hartuta, interesgarria da espekulatzea espektrinaren errepikapenaren desegiteak proteina mekanosentikorren lotura-zinetika aldatzen duen ala ez talinaren antzeko moduan116,117,118.Hala ere, oraindik ez da zehaztu eta ikerketa gehiago egin behar da.