Войти
Регуляторной легкой цепи миозина 2, желудочковая / сердечной мышцы изоформы (MLC-2), также известный как регуляторной легкой цепи миозина (RLC) является белком, который в организме человека кодируется MYL2 гена. Эта изоформа RLC сердечного желудочка отличается от изоформы, экспрессируемой в скелетных мышцах ( MYLPF ), гладких мышцах ( MYL12B ) и сердечных предсердных мышцах ( MYL7 ).
Легкая цепь 2 миозина желудочков (MLC-2v) относится к форме легкой цепи 2 миозина (Myl2) в мышцах желудочков сердца. MLC-2v представляет собой белок массой 19 кДа, состоящий из 166 аминокислот, который принадлежит к суперсемейству EF-hand, связывающему Ca 2+. MLC-2v взаимодействует с шейной / хвостовой областью миозина белка толстых волокон мышечной ткани, чтобы регулировать подвижность и функцию миозина.
Сердечный, желудочковый RLC представляет собой белок 18,8 кДа, состоящий из 166 аминокислот. RLC и вторая легкая цепь желудочка, основная легкая цепь (ELC, MYL3 ), нековалентно связаны с мотивами IQXXXRGXXXR в плече рычага S1-S2 9 нм головки миозина, как альфа ( MYH6 ), так и бета ( MYH7 ) изоформ. Обе легкие цепи являются членами суперсемейства белков EF-hand, которые обладают двумя мотивами спираль-петля-спираль в двух глобулярных доменах, соединенных альфа-спиральным линкером.
N-концевой домен EF-hand RLC связывает кальций / магний в активирующих концентрациях, однако скорость диссоциации слишком мала, чтобы модулировать сократительную способность сердца на индивидуальной основе. Нарушение кальций-связывающей области RLC посредством сайт-направленного мутагенеза (D47A) снижает напряжение и жесткость в изолированных скелетных мышечных волокнах с кожей, что позволяет предположить, что конформационные изменения, вызванные связыванием кальция с RLC, являются функционально важными.
Другой способ модуляции RLC заключается в его способности модифицироваться путем фосфорилирования и дезамидирования в N-концевой области, что приводит к значительным изменениям заряда белка. RLC фосфорилируется кардиоспецифической киназой легкой цепи миозина ( MYLK3 ), которая была недавно клонирована. Исследования подтвердили роль субъединицы 2, нацеленной на миозинфосфатазу (MYPT2, PPP1R12B ), в дефосфорилировании RLC. RLC человека содержит аспарагин в положении 14 ( треонин у мыши) и серин в положении 15 (то же самое у мыши). Эндогенный RLC существует в виде смеси немодифицированного (обычно ~ 50%), однократно модифицированного ( дезамидирование N14 или фосфорилирование S15) и дважды модифицированного ( дезамидирование N14 и фосфорилирование S15) белка. И дезамидирование, и фосфорилирование вносят отрицательный заряд в N-концевую область RLC, несомненно изменяя ее взаимодействие с C-концевым альфа-спиральным доменом миозина. Функциональные исследования подтвердили роль фосфорилирования RLC в модуляции кинетики кросс-мостика сердечного миозина. Хорошо известно, что фосфорилирование RLC увеличивает чувствительность миофиламентов к кальцию в изометрически сокращающихся сердечных волокнах с кожным покровом. Также было продемонстрировано, что отсутствие фосфорилирования RLC снижает стоимость натяжения (изометрическая сила / скорость АТФазы при данной pCa), предполагая, что фосфорилирование RLC увеличивает циклическую кинетику миозина. Было высказано предположение, что фосфорилирование RLC способствует «раскачиванию» миозиновых головок, облегчая связывание от слабого до сильного поперечного мостика с актином на единицу кальция. Дополнительные сведения о фосфорилировании RLC в бьющемся сердце были получены в исследованиях in vivo. Взрослые мыши, экспрессирующие нефосфорилируемый кардиальный RLC (TG-RLC (P-)), демонстрировали значительное снижение зависимых от нагрузки и независимых от нагрузки показателей сократимости. В TG-RLC (P-) время, за которое сердце достигает максимальной эластичности во время выброса, было увеличено, емкость выброса уменьшилась, а инотропный ответ на добутамин притупился. Это также очевидно, что абляция RLC фосфорилирования в естественных условиях индуцируют изменения в фосфорилировании других саркомерных белков, а именно сердечного миозин связывающего белок C и сердечный тропонин I. Более того, фосфорилирование RLC, в частности, необходимо для нормального инотропного ответа на добутамин. В соответствии с этими данными, вторая модель in vivo, нокаут киназы легких цепей сердечного миозина ( MYLK3 ) (cMLCK neo / neo), показала пониженное фракционное укорочение, прогрессирующее до гипертрофии левого желудочка к 4-5 месяцам жизни. Взятые вместе, эти исследования ясно демонстрируют, что фосфорилирование RLC регулирует сердечную динамику в бьющемся сердце и имеет решающее значение для выявления нормального симпатического ответа.
MLC-2v играет важную роль в раннем эмбриональном сердечном развитии и функционировании. и представляет собой один из самых ранних маркеров спецификации желудочков. Во время раннего развития (E7.5-8.0) MLC-2v экспрессируется в пределах сердечного серпа. Паттерн экспрессии MLC-2v становится ограниченным желудочковым сегментом линейной сердечной трубки на E8.0 и остается ограниченным в желудочке во взрослом возрасте.
Недавние исследования подчеркнули критическую роль фосфорилирования MLC2v в перекруте, функции и заболеваниях сердца. В сердечной мышце критические сайты фосфорилирования были идентифицированы как Ser14 / Ser15 в сердце мыши и как Ser15 в сердце человека. Основная киназа, ответственная за фосфорилирование MLC-2v, была идентифицирована как киназа легкой цепи сердечного миозина (MLCK), кодируемая Mylk3. Потеря сердечной КЛЦМ у мышей приводит к потере сердечного фосфорилирования MLC-2v и сердечным аномалиям.
Мутации в MYL2 были связаны с семейной гипертрофической кардиомиопатией (FHC). В RLC идентифицировано десять мутаций FHC : E22K, A13T, N47K, P95A, F18L, R58Q, IVS6-1Ggt; C, L103E, IVS5-2Agt; G, D166V. Первые три - E22K, A13T и N47K - были связаны с необычным типом гипертрофии с обструкцией камеры среднего желудочка. Три мутации - R58Q, D166V и IVS5-2 - связаны с более злокачественными исходами, проявляющимися внезапной сердечной смертью или в более раннем возрасте. Функциональные исследования демонстрируют, что мутации FHC в RLC влияют на его способность как к фосфорилированию, так и к связыванию кальция / магния.
MLC-2v играет важную роль в кинетике кросс-мостика и сокращении сердечной мышцы. Фосфорилирование MLC-2v по Ser14 и Ser15 увеличивает жесткость плеча миозина и способствует диффузии миозиновой головки, что в целом замедляет кинетику миозина и удлиняет рабочий цикл как средство точной настройки чувствительности миофиламента к Ca2 + к силе.
Было показано, что градиент уровней фосфорилирования MLC2v и его киназы, сердечной MLCK, существует в сердце человека от эндокарда (низкое фосфорилирование) до эпикарда (высокое фосфорилирование). Было высказано предположение, что существование этого градиента влияет на перекрут сердца из-за относительной пространственной ориентации эндокардиальных и эпикардиальных миофибрилл. В подтверждение этого недавние исследования показали, что фосфорилирование MLC-2v имеет решающее значение для регуляции перекрута левого желудочка. Вариации кинетики цикла миозина и сократительных свойств в результате дифференциального фосфорилирования MLC-2v (Ser14 / 15) влияют как на развитие и восстановление эпикардиального, так и эндокардиального напряжения миофибрилл, чтобы контролировать перекрут сердца и механику деформации миофибрилл.
Ряд исследований на людях выявил потерю фосфорилирования MLC-2v в патогенезе дилатационной кардиомиопатии и сердечной недостаточности у человека. О дефосфорилировании MLC-2v также сообщалось у пациентов-людей, несущих редкую форму семейной гипертрофической кардиомиопатии (FHC), основанную на специфических мутациях MLC-2v и MLCK.
MLC-2v играет ключевую роль в регуляции сокращения сердечной мышцы, взаимодействуя с миозином. Потеря MLC-2v у мышей связана с ультраструктурными дефектами сборки саркомеров и приводит к дилатационной кардиомиопатии и сердечной недостаточности со сниженной фракцией выброса, что приводит к эмбриональной летальности на E12.5. Совсем недавно мутация в сердце рассказа рыбок данио (telm225), которое кодирует MLC-2, продемонстрировала, что кардиальный MLC-2 необходим для стабилизации толстых филаментов и сократимости в сердце эмбрионов рыбок данио.
Роль мутаций Myl2 в патогенезе была определена путем создания ряда моделей мышей. Было показано, что трансгенные мыши, сверхэкспрессирующие мутацию MLC-2v R58Q человека, которая связана с FHC, приводят к снижению фосфорилирования MLC-2v в сердцах. У этих мышей наблюдались признаки FHC, включая диастолическую дисфункцию, которая прогрессировала с возрастом. Точно так же сердечная сверхэкспрессия другой мутации MLC-2v, связанной с FHC (D166V), приводит к потере фосфорилирования MLC-2v в сердцах мышей. В дополнение к этим открытиям, дефосфорилирование MLC-2v у мышей приводит к дилатации сердца и дисфункции, связанной с признаками, напоминающими дилатационную кардиомиопатию, что приводит к сердечной недостаточности и преждевременной смерти. В целом эти исследования подчеркивают роль фосфорилирования MLC-2v в функции сердца взрослых. Эти исследования также предполагают, что торсионные дефекты могут быть ранним проявлением дилатационной кардиомиопатии вследствие потери фосфорилирования MLC-2v. MLC-2v также играет важную роль в сердечном стрессе, связанном с гипертрофией. В новой модели мыши с ноккином MLC2v Ser14Ala / Ser15Ala полная потеря фосфорилирования MLC2v (Ser14 / Ser15) привела к ухудшенному и дифференциальному (эксцентрическому, а не концентрическому) ответу на гипертрофию, вызванную перегрузкой давлением. Кроме того, у мышей, лишенных сердечной КЛЦМ, наблюдается сердечная недостаточность и преждевременная смерть в ответ как на перегрузку давлением, так и на гипертрофию, вызванную плаванием. В соответствии с этими находками, модель трансгенных мышей, сверхэкспрессирующих сердечную MLCK, ослабляла реакцию на сердечную гипертрофию, вызванную перегрузкой давлением. Кроме того, в кардиоспецифической модели трансгенных мышей, сверхэкспрессирующих киназу легкой цепи скелетного миозина, также ослаблялась реакция на гипертрофию сердца, вызванную упражнениями на беговой дорожке или изопротеренолом. Эти исследования дополнительно подчеркивают терапевтический потенциал увеличения фосфорилирования MLC-2v в условиях сердечного патологического стресса.
