Миозин — это моторный белок, участвующий в сокращении мышц. Правильное функционирование этого белка зависит от ряда химических связей, которые удерживают белок в его правильной конфигурации.
Мутация белка для разрушения некоторых из этих связей может привести к потере белком части или всей своей функции, что приведет к ненормальному сокращению мышц в организме.Более ранние исследования показали, что в белке миозина взаимодействие между двумя аминокислотными субъединицами, называемыми E497 и R712, зависит от заряда. Другими словами, для нормального функционирования отрицательный заряд одной аминокислоты взаимодействует с положительным зарядом другой. У людей мутации в любой из этих аминокислот могут привести к гипертрофической кардиомиопатии, распространенной форме наследственного заболевания сердечной мышцы.
В недавнем исследовании исследователи SDSU изучали, как именно нарушение заряда этих аминокислот может привести к мышечным дефектам.Мутантные мышцы
Биолог SDSU Сэнфорд Бернстайн и его коллеги экспериментировали с дрозофилами с генетически модифицированными белками в их летательных мышцах, чтобы увидеть, какое влияние это окажет на функционирование белков. Исследователи вывели две версии дрозофилы, у которых либо версия аминокислот белка миозина E497, либо аминокислота белка миозина R712 были мутированы путем изменения их зарядов.
Эти мухи полностью утратили способность летать. Используя комбинацию биохимических методов, исследователи обнаружили, что белки миозина были примерно в пять раз менее активными у этих мух.
Третья линия генетически модифицированных мух имела обратные заряды в аминокислотах миозинового белка E497 и R712. Эти мухи по-прежнему не могли летать, но исследователи обнаружили, что белки были примерно на 73% активнее, чем белки у обычных немодифицированных мух, что является значительным улучшением по сравнению с одной мутацией.Интересно, что гетерозиготные мухи (с копиями как нормально функционирующих, так и генетически модифицированных генов) в исследовании действительно умели летать в молодом возрасте.
Однако это произошло только для двойного мутанта. В целом, двойная мутация восстановила большую часть активности белка, которая была потеряна в двух других мутантных линиях, демонстрируя, что обе аминокислоты должны взаимодействовать зависимым от заряда образом для нормальной функции мышечного белка. Исследователи опубликовали свои результаты ранее в этом месяце в Journal of Biological Chemistry.
Помощь людямПоскольку белок миозина, модифицированный у мух, очень похож на белок, который, как известно, участвует в некоторых кардиомиопатиях человека, и поскольку затрагиваются те же самые аминокислоты, Бернштейн сказал, что аналогичный дисфункциональный процесс, вероятно, лежит в основе заболевания, вызванного мутациями в этих конкретных аминокислотах. кислоты в организме человека.
«У людей это другой тип мутации, но, по нашим прогнозам, он нарушает нормальное взаимодействие внутри белка, что приводит к снижению или, возможно, усилению функции миозина», — сказал он.По этой причине исследователи могут дополнительно изучить эти белки у мух, чтобы узнать больше об этом заболевании.
Бернштейн сказал, что результаты команды показывают, что аномальная функция клеток сердечной мышцы человека в значительной степени является результатом структурных нарушений в белке миозина, которые приводят к биохимической дисфункции, и неудачной попытки компенсировать эти дефекты, что приводит к аномальной структуре и функции сердца.Более того, результаты указывают на потенциал лекарств, которые могут изменять функцию миозина для преодоления ошибок соединения в аномально заряженных белках миозина, что может улучшить работу клеток сердечной мышцы человека.