Compoñente químico de tubos de bobina capilar de aceiro inoxidable 310, o papel dos complexos de glicoproteínas de distrofina na mecanotransdución das células musculares

Grazas por visitar Nature.com.Estás a usar unha versión do navegador con soporte CSS limitado.Para obter a mellor experiencia, recomendámosche que utilices un navegador actualizado (ou que desactives o modo de compatibilidade en Internet Explorer).Ademais, para garantir a asistencia continua, mostramos o sitio sen estilos e JavaScript.
Control deslizante que mostra tres artigos por diapositiva.Usa os botóns atrás e seguinte para moverte polas diapositivas ou os botóns do controlador de diapositivas ao final para moverte por cada diapositiva.

Provedores de tubos de bobina capilar de aceiro inoxidable 310

A distrofina é a principal proteína do complexo distrofina-glicoproteína (DGC) no músculo esquelético e nos cardiomiocitos.A distrofina une o citoesqueleto de actina á matriz extracelular (ECM).A ruptura da conexión entre a matriz extracelular e o citoesqueleto intracelular pode ter consecuencias devastadoras para a homeostase das células do músculo esquelético, provocando unha serie de distrofias musculares.Ademais, a perda de DGC funcionais leva á miocardiopatía dilatada progresiva e á morte prematura.A distrofina actúa como un resorte molecular e o DHA xoga un papel fundamental no mantemento da integridade do sarcolema.Ademais, estase acumulando evidencias que vinculan a DGC coa sinalización mecanicista, aínda que este papel segue mal entendido.Este artigo de revisión pretende ofrecer unha visión moderna dos DGC e o seu papel na mecanotransdución.Primeiro discutimos a complexa relación entre a mecánica e a función das células musculares, e despois revisamos as investigacións recentes sobre o papel do complexo de glicoproteínas de distrofina na mecanotransdución e no mantemento da integridade biomecánica das células musculares.Finalmente, revisamos a literatura actual para comprender como a sinalización DGC se cruza coas vías de mecanoseñalización para destacar os posibles puntos de intervención futuras, con especial atención á miocardiopatía.
As células están en constante comunicación co seu microambiente, e é necesario un diálogo bidireccional entre elas para a interpretación e integración da información biomecánica.A biomecánica controla os principais eventos posteriores (por exemplo, os reordenamentos do citoesqueleto) controlando o fenotipo celular global no espazo e no tempo.O elemento central deste proceso nos cardiomiocitos é a rexión costal, a rexión onde o sarcolema se conecta a un sarcómero composto por complexos integrina-talin-vinculina e distrofina-glicoproteína (DGC).Unidas ao citoesqueleto intracelular, estas adhesións focales discretas (FA) propagan unha fervenza de cambios celulares biomecánicos e bioquímicos que controlan a diferenciación, proliferación, organoxénese, migración, progresión da enfermidade e moito máis.A conversión de forzas biomecánicas en cambios bioquímicos e/ou (epi)xenéticos coñécese como mecanotransdución1.
Desde hai tempo sábese que o receptor transmembrana de integrina 2 ancla a matriz extracelular nas células e media a sinalización interna e externa.Paralelamente ás integrinas, as DGC unen o ECM ao citoesqueleto, establecendo un vínculo crítico entre o exterior e o interior da célula3.A distrofina de lonxitude total (Dp427) exprésase principalmente no músculo cardíaco e esquelético, pero tamén se observa nos tecidos do sistema nervioso central, incluíndo a retina e o tecido de Purkinje4.Pénsase que as mutacións en integrinas e DGC son as causas da distrofia muscular e da miocardiopatía dilatada progresiva (DCM) (táboa 1)5,6.En particular, as mutacións da DMD que codifican as DGC da proteína central da distrofina causan a distrofia muscular de Duchenne (DMD)7.A DGC está composta por varios subcomplexos, incluíndo α- e β-distroglicano (α/β-DG), sarcoglicano-sarcospan, sintrofina e distrofina8.
A distrofina é unha proteína do citoesqueleto codificada pola DMD (Xp21.1-Xp22) que xoga un papel central no mantemento da DGC.A DGC mantén a integridade do sarcolema, a membrana plasmática do tecido muscular estriado.A distrofina atenúa aínda máis o dano causado pola contracción actuando como resorte molecular e armazón molecular9,10.A distrofina de lonxitude total ten un peso molecular de 427 kDa, porén, debido aos moitos promotores internos da DMD, hai varias isoformas truncadas que se producen na natureza, incluíndo Dp7111.
Demostrouse que as proteínas accesorias están localizadas na distrofina, incluíndo verdadeiros mecanotransdutores como o óxido nítrico sintase neuronal (nNOS), a proteína asociada ao Sí (YAP) e a caveolina-3, que representan compoñentes importantes da sinalización celular.Compostos 12, 13, 14. Ademais da adhesión, un mecanismo celular asociado ás interaccións entre as células e a matriz, formado por integrinas e as súas dianas augas abaixo, estes dous complexos representan a interface entre o "interior" e o "exterior" da célula. .Protexer estas adhesións focais da destrución anormal é fundamental para o comportamento e a supervivencia das células.Ademais, os datos admiten que a distrofina é un modulador das canles iónicas mecanosensibles, incluíndo as canles activadas por estiramento, especialmente as canles de Ca2+ tipo L e as canles TRPC 15.
Aínda que a distrofina é importante para a función homeostática das células musculares estriadas, os mecanismos de apoio precisos están menos claros, especialmente o papel da distrofina e a súa capacidade de actuar como mecanosensor e protector mecánico.Debido á perda de distrofina, xurdiron varias preguntas sen resposta, entre elas: as proteínas mecanosensibles como YAP e AMPK están mal localizadas no sarcolema;Existen interferencias coas integrinas, circunstancias que poden levar a unha mecanotransdución anormal?Todas estas características poden contribuír ao fenotipo DCM grave observado en pacientes con DMD.
Ademais, a asociación de cambios na biomecánica celular co fenotipo global de DMD ten importantes implicacións clínicas.A DMD é unha distrofia muscular ligada ao cromosoma X que afecta a 1:3500–5000 homes, caracterizada por unha perda precoz da mobilidade (<5 anos) e unha DCM progresiva cun prognóstico significativamente peor que a DCM doutras etioloxías16,17,18.
A biomecánica da perda de distrofina non foi completamente descrita, e aquí revisamos a evidencia que apoia a idea de que a distrofina realmente desempeña un papel mecanoprotector, é dicir, manter a integridade do sarcolema, e é fundamental na mecanotransdución.Ademais, revisamos as evidencias que suxiren unha importante diafonía coas integrinas, especialmente a unión á laminina α7β1D nas células musculares estriadas.
As insercións e delecións son as responsables dunha gran cantidade de mutacións na DMD, sendo o 72% das mutacións causadas por tales mutacións19.Clínicamente, a DMD preséntase na infancia (≤ 5 anos) con hipotensión, signo de Gower positivo, progresión retardada dos cambios relacionados coa idade, retraso mental e atrofia do músculo esquelético.A angustia respiratoria foi historicamente a principal causa de morte en pacientes con DMD, pero a mellora dos coidados de apoio (corticoides, presión positiva continua das vías respiratorias) aumentou a esperanza de vida nestes pacientes, e a idade media dos pacientes con DMD nacidos despois de 1990 é de 28,1 anos 20,21. ..Non obstante, a medida que aumenta a supervivencia do paciente, o prognóstico da DCM progresiva é significativamente peor en comparación con outras miocardiopatías16, o que leva á insuficiencia cardíaca en fase terminal, que é actualmente a principal causa de morte, representando aproximadamente o 50% das mortes por DMD17,18.
A DCM progresiva caracterízase por un aumento da dilatación e do cumprimento do ventrículo esquerdo, adelgazamento ventricular, aumento da infiltración fibrograxa, diminución da función sistólica e aumento da frecuencia de arritmias.O grao de DCM en pacientes con DMD é case universal ao final da adolescencia (90% a 18 anos), pero está presente en aproximadamente o 59% dos pacientes aos 10 anos8,22.Abordar este problema é fundamental xa que a fracción de eyección do ventrículo esquerdo está a diminuír constantemente a un ritmo do 1,6% ao ano23.
As arritmias cardíacas son frecuentes en pacientes con DMD, especialmente a taquicardia sinusal e a taquicardia ventricular, e son a causa da morte cardíaca súbita22.As arritmias son o resultado da infiltración fibrograxa, especialmente no ventrículo esquerdo subbasal, que prexudica o circuíto de retorno, así como a disfunción do procesamento de [Ca2+]i e a disfunción das canles iónicas24,25.O recoñecemento da presentación clínica cardíaca é fundamental, xa que as estratexias de tratamento precoz poden atrasar a aparición de DCM grave.
A importancia de tratar a disfunción cardíaca e a morbilidade do músculo esquelético móstrase nun interesante estudo que utilizou un modelo de rato de DMD chamado mdx26 para estudar os efectos da mellora do tecido muscular esquelético sen abordar os problemas cardíacos subxacentes presentes na DMD.Aquí, os autores demostraron un aumento paradoxal de 5 veces na disfunción cardíaca despois da mellora do músculo esquelético, e os ratos tiveron unha redución significativa da fracción de eyección26.A mellora da función do músculo esquelético permite que unha maior actividade física supoña máis tensión ao miocardio, o que o fai máis susceptible á disfunción xeral.Isto destaca a importancia de tratar pacientes con DMD en xeral e advirte só contra a terapia do músculo esquelético.
Os DGC realizan varias funcións adicionais, a saber, proporcionar estabilidade estrutural ao sarcolema, converterse nunha armazón molecular que actúa como enlace de sinalización, regular as canles iónicas mecanosensibles, o núcleo da mecanotransdución costal e participar na transmisión da forza lateral na rexión do costelas (Fig. 1b)..A distrofina xoga un papel central nesta capacidade e, debido á presenza de moitos promotores internos, hai varias isoformas diferentes, cada unha delas xoga un papel diferente en diferentes tecidos.A expresión tisular diferencial de diferentes isoformas de distrofina apoia a idea de que cada isoforma xoga un papel diferente.Por exemplo, o tecido cardíaco expresa a lonxitude total (Dp427m) así como a isoforma Dp71m máis curta da distrofina, mentres que o tecido esquelético só expresa a primeira das dúas.A observación do papel de cada subtipo pode revelar non só a súa función fisiolóxica, senón tamén a patoxénese da distrofia muscular.
Representación esquemática da distrofina de lonxitude total (Dp427m) e da isoforma Dp71 truncada máis pequena.A distrofina ten 24 repeticións de espectrina separadas por catro bucles, así como un dominio de unión á actina (ABD), un dominio rico en cisteína (CR) e un extremo C-terminal (CT).Identificáronse socios claves de unión, incluídos os microtúbulos (MT) e o sarcolema.Hai moitas isoformas de Dp71, Dp71m refírese ao tecido muscular e Dp71b refírese á isoforma do tecido nervioso.En particular, Dp71f refírese á isoforma citoplásmica das neuronas.b O complexo distrofina-glicoproteína (DHA) sitúase no sarcolema no seu conxunto.As forzas biomecánicas cambian entre ECM e F-actina.Teña en conta a posible diafonía entre os DGC e a adhesión de integrina, Dp71 pode desempeñar un papel nas adhesións focais.Creado con Biorender.com.
A DMD é a distrofia muscular máis común e é causada por mutacións na DMD.Non obstante, para apreciar plenamente a nosa comprensión actual do papel da antidistrofina, é importante situalo no contexto da DGC no seu conxunto.Así, describiranse brevemente as outras proteínas constituíntes.A composición proteica da DGC comezou a estudarse a finais da década de 1980, con especial atención á distrofina.Koenig27,28, Hoffman29 e Ervasti30 fixeron un descubrimento importante ao identificar a distrofina, unha proteína de 427 kDa no músculo estriado31.
Posteriormente, demostrouse que outros subcomplexos estaban asociados á distrofina, incluíndo o sarcoglicano, a transsina, o subcomplexo de distrofina, a disbrevina e as sintrofinas8, que en conxunto constitúen o modelo DGC actual.Esta sección difundirá primeiro a evidencia do papel do DGC na percepción mecanosensorial mentres se examinan os compoñentes individuais en detalle.
A isoforma de distrofina de lonxitude total presente no tecido muscular estriado é Dp427m (por exemplo, "m" para que o músculo o distingue do cerebro) e é unha gran proteína en forma de bastón con catro dominios funcionais situados baixo o sarcolema do cardiomiocito, especialmente na rexión costal. 29, 32. Dp427m, codificado polo xene DMD en Xp21.1, consta de 79 exóns xerados en 2,2 megabases e, polo tanto, é o xene máis grande do noso xenoma8.
Varios promotores internos na DMD producen múltiples isoformas de distrofina truncada, algunhas das cales son específicas do tecido.En comparación con Dp427m, Dp71m está significativamente truncado e carece dun dominio de repetición de espectrina ou dun dominio ABD N-terminal.Non obstante, Dp71m conserva a estrutura de unión C-terminal.Nos cardiomiocitos, o papel de Dp71m non está claro, pero demostrouse que se localiza nos túbulos T, o que suxire que pode axudar a regular o acoplamento excitación-contracción 33,34,35.Segundo o noso coñecemento, o recente descubrimento de Dp71m no tecido cardíaco recibiu pouca atención, pero algúns estudos suxiren que está asociado con canles iónicos activados por estiramento, e Masubuchi suxeriu que pode desempeñar un papel na regulación de nNOS33., 36. Ao facelo, Dp71 recibiu unha importante atención na neurofisioloxía e na investigación das plaquetas, áreas que poden proporcionar información sobre o papel dos cardiomiocitos37,38,39.
No tecido nervioso, a isoforma Dp71b exprésase predominantemente, con 14 isoformas reportadas38.Demostrouse que a eliminación de Dp71b, un importante regulador das canles de potasio de aquaporina 4 e Kir4.1 no sistema nervioso central, altera a permeabilidade da barreira hematoencefálica40.Dado o papel de Dp71b na regulación das canles iónicas, Dp71m pode desempeñar un papel similar nos cardiomiocitos.
A presenza de DGC nos ganglios costais indica inmediatamente un papel na mecanotransdución e, de feito, demostrouse que se co-localiza cos complexos integrina-talina-vinculina 41 .Ademais, dado que o segmento costal é un foco para a mecanotransdución transversal, a localización de Dp427m aquí destaca o seu papel na protección das células do dano causado pola contracción.Ademais, Dp427m interactúa coa actina e o citoesqueleto dos microtúbulos, completando así a conexión entre o medio intracelular e a matriz extracelular.
O dominio N-terminal que contén o dominio 1 de unión á actina (ABD1) consta de dous dominios de homoloxía de calmodulina (CH) que son necesarios para a interacción coa actina F e para ancorar a isoforma de γ-actina ao sarcolema42,43.A distrofina pode contribuír á viscoelasticidade global dos cardiomiocitos uníndose ao citoesqueleto subsarcolema, e a súa localización nos ganglios costais apoia a súa implicación na mecanotransdución e na mecanoprotección44,45.
O dominio central central está formado por 24 proteínas repetidas semellantes ás espectrinas, cada unha das cales ten aproximadamente 100 residuos de aminoácidos de lonxitude.As repeticións de espectrina están intercaladas con catro dominios bisagra, o que dá flexibilidade á proteína e un alto grao de extensibilidade.As repeticións da espectrina da distrofina poden desenvolverse dentro dun rango fisiolóxico de forzas (15-30 pN) que se estenden de 21 nm a 84 nm, forzas alcanzables para a contracción da miosina 46 .Estas características do dominio de repetición da espectrina permiten que a distrofina actúe como un amortiguador molecular.
A vara central de Dp427m asegura a súa localización no sarcolema, en particular, mediante interaccións hidrofóbicas e electrostáticas coa fosfatidilserina 47,48.Curiosamente, o núcleo central da distrofina interactúa de forma diferente cos fosfolípidos do sarcolema nos tecidos esqueléticos e cardíacos, reflectindo posiblemente diferentes patróns de primavera.crítico, mentres que os músculos esqueléticos tamén están asociados con R10-R1249.
A unión ao citoesqueleto de γ-actina require a rexión 11-17 de repetición da espectrina ABD2, que consta de residuos de aminoácidos básicos e difire do dominio CH de unión á actina F.Os microtúbulos interactúan directamente co dominio central da distrofina, esta interacción require residuos das repeticións de espectrina 4-15 e 20-23, e é necesaria a presenza de anquirina B para evitar a formación de microtúbulos neste sitio.Os tubos están ausentes 50,51,52.Demostrouse que unha brecha entre os microtúbulos e a distrofina agrava a patoloxía da DMD ao aumentar as especies reactivas do osíxeno (X-ROS).
O dominio CR a través da anquirina B é outra áncora para os fosfolípidos do sarcolema52.A anquirina-B e a anquirina-G son necesarias para a localización das costelas da distrofina/DGC, e a súa ausencia dá lugar a un patrón sarcolemal difuso de DGC52.
O dominio CR contén un dominio de unión WW que interactúa directamente co motivo de unión PPxY de β-DG.Ao unirse ao complexo distrofina-glicano, a distrofina completa o vínculo entre o interior e o exterior da célula54.Esta conexión é fundamental para o músculo estriado, como demostra o feito de que a interrupción da conexión entre o ECM e o interior da célula leva á distrofia muscular que limita a vida.
Finalmente, o dominio CT é unha rexión moi conservada que forma unha hélice enrolada e é fundamental para unirse á α-distrobrevina e ás α1-,β1-sintrofinas55,56.A α-distrobrevina únese ao dominio CT da distrofina e proporciona resistencia adicional á distrofina no sarcolema57.
Durante o desenvolvemento embrionario e fetal, a utrofina exprésase amplamente en varios tecidos, incluíndo células endoteliais, tecido nervioso e tecido muscular estriado58.A utrofina exprésase pola UTRN situada no cromosoma 6q e é un autólogo de distrofina cun 80% de homoloxía proteica.Durante o desenvolvemento, a utrofina localízase no sarcolema pero está marcadamente suprimida no tecido muscular estriado posnatal, onde é substituída pola distrofina.Despois do nacemento, a localización da utrofina limítase aos tendóns e ás unións neuromusculares dos músculos esqueléticos58,59.
Os compañeiros de unión a utrofina son moi similares aos das distrofinas, aínda que se describiron algunhas diferenzas clave.Por exemplo, a distrofina interactúa coa β-DG a través do seu dominio WW, que está estabilizado polo dominio ZZ (chamado pola súa capacidade de unirse a dous ións de cinc) dentro da súa rexión CT, onde os residuos de ácido cisteico 3307-3354 son especialmente importantes para esta interacción60. ., 61. A utrofina tamén se une á β-DG a través do dominio WW/ZZ, pero os residuos exactos que soportan esta interacción difiren dos residuos de distrofina (3307–3345 na distrofina e 3064–3102 na utrofina) 60,61.É importante destacar que a unión da utrofina á β-DG foi aproximadamente dúas veces menor en comparación coa distrofina 61. Informeuse que a distrofina se une á actina F a través das repeticións de espectrina 11-17, mentres que sitios similares na utrofina non poden unirse á actina F, mesmo en altas concentracións, pero poden interactuar a través dos seus dominios CH.Acción 62,63,64.Finalmente, a diferenza da distrofina, a utrofina non pode unirse aos microtúbulos51.
Biomecánicamente, as repeticións da espectrina de utrofina teñen un patrón de despregamento distinto en comparación coa distrofina65.A espectrina-utrofina repite o despregue con forzas máis altas, semellante á titina pero non á distrofina65.Isto é consistente coa súa localización e papel na transmisión da forza elástica ríxida nas unións dos tendóns, pero pode facer que a utrofina sexa menos adecuada para actuar como resorte molecular nas forzas de amortiguación inducidas pola contracción 65 .En conxunto, estes datos suxiren que as capacidades de mecanotransdución e mecanobuffering poden verse alteradas en presenza de sobreexpresión de utrofina, especialmente tendo en conta os diferentes socios/mecanismos de unión, pero isto require máis estudos experimentais.
Desde un punto de vista funcional, o feito de que se cre que a utrofina ten efectos similares á distrofina fai que sexa un obxectivo potencial de tratamento para a DMD66,67.De feito, demostrouse que algúns pacientes con DMD sobreexpresan a utrofina, posiblemente como mecanismo compensatorio, e o fenotipo foi restaurado con éxito nun modelo de rato con sobreexpresión de utrofina 68 .Aínda que a regulación positiva da utrofina é unha estratexia terapéutica probable, a consideración da diferenza formal e funcional entre a utrofina e a distrofina e a utilidade de inducir esta sobreexpresión cunha localización adecuada ao longo do sarcolema fai que a estratexia a longo prazo da utrofina aínda non estea clara.Notablemente, as mulleres portadoras mostran un patrón de mosaico de expresión de utrofina, e a relación entre distrofina e utrofina pode influír no grao de miocardiopatía dilatada nestes pacientes,69 aínda que demostraron modelos murinos de portadoras..
O subcomplexo de distroglicanos consta de dúas proteínas, α- e β-distroglicano (α-, β-DG), ambas as dúas transcritas a partir do xene DAG1 e despois escindidas posteriormente á tradución en dúas proteínas compoñentes 71 .A α-DG está altamente glicosilada no aspecto extracelular das DGC e interactúa directamente cos residuos de prolina na laminina α2, así como coa agrina72 e a picaculina73 e a rexión CT/CR da distrofina73,74,75,76.A glicosilación ligada a O, especialmente dos residuos de serina, é necesaria para a súa interacción coa ECM.A vía de glicosilación inclúe moitos encimas cuxas mutacións conducen á distrofia muscular (ver tamén a táboa 1).Estes inclúen a O-manosiltransferase POMT2, a fucutina e a proteína relacionada coa fucutina (FKRP), dúas ribitol fosfotransferases que engaden ribitol fosfatos en tándem ao glicano central e a proteína LARGE1 que engade xilosa e glicosa.Polisacárido de ácido urónico lineal, tamén coñecido como glicano da matriz ao final do glicano77.O FKRP tamén está implicado no desenvolvemento e mantemento da ECM, e as mutacións nel conducen a unha diminución da expresión da laminina α2 e α-DG77,78,79.Ademais, a FKRP tamén pode dirixir a formación da lámina basal e da matriz extracelular cardíaca a través da fibronectina 80 glicosilada.
β-DG contén un motivo de unión PPxY que localiza e secuestra directamente YAP12.Este é un achado interesante xa que implica que a DGC regula o ciclo celular dos cardiomiocitos.A α-DH nos cardiomiocitos neonatais interactúa coa agrina, o que promove a rexeneración cardíaca e a lise de DGC76 debido á maduración celular.A medida que os cardiomiocitos maduran, a expresión da agrena diminúe a favor da laminina, que se pensa que contribúe á detención do ciclo celular76.Morikawa12 demostrou que a dobre eliminación da distrofina e do salvador, un regulador negativo de YAP, leva á hiperproliferación de cardiomiocitos no rumen que causa infartos.Isto levou á idea emocionante de que a manipulación de YAP podería ser de valor clínico para previr a perda de tecido despois do infarto de miocardio.Así, a lise de DGC inducida pola agrina podería representar un eixe que permite a activación de YAP e é unha vía potencial para a rexeneración cardíaca.
Mecánicamente, α- e β-DG son necesarias para manter a interacción entre o sarcolema e a capa basal 81 .Ambas as integrinas α-DG e α7 contribúen á xeración de forza no ganglio costal, e a perda de α-DG provoca a separación do sarcolema da lámina basal, deixando o tecido muscular esquelético vulnerable ao dano inducido pola contracción.Como se describiu anteriormente, o complexo de distroglicanos regula o recambio global dos DGC, onde a unión á laminina do ligando afín produce a fosforilación da tirosina do motivo de unión a PPPY de β-DG892.A fosforilación da tirosina aquí promove a desmontaxe da distrofina, que invierte o complexo DGC.Fisioloxicamente, este proceso está moi regulado, o que está ausente na distrofia muscular82, aínda que non se comprenden completamente os mecanismos subxacentes que controlan este proceso.
Demostrouse que o estiramento cíclico activa as vías ERK1/2 e AMPK a través do complexo de distrofina e a proteína relacionada plectina83.Xuntos, a plectina e o distroglicano son necesarios non só para actuar como un soporte, senón tamén para participar na mecanotransdución, e a caída da plectina leva a unha diminución da actividade de ERK1/2 e AMPK83.A plectina tamén se une á desmina do filamento intermedio do citoesqueleto, e demostrouse que a sobreexpresión de desmina mellora o fenotipo da enfermidade en ratos mdx:desmin e mdx, un modelo de rato dobre knockout DMD84.Ao interactuar coa β-DG, a plectina únese indirectamente a DGC a este compoñente do citoesqueleto.Ademais, o distroglicano interactúa coa proteína 2 de unión ao receptor do factor de crecemento (Grb2), que se sabe que está implicada nos reordenamentos do citoesqueleto85.Demostrouse que a activación de Ras pola integrina está mediada a través de Grb2, o que pode proporcionar unha vía potencial para a interferencia entre as integrinas e a DGC86.
As mutacións nos xenes implicados na glicosilación de α-DH levan á chamada distrofia muscular.As distroglicanopatías mostran heteroxeneidade clínica pero son causadas principalmente por unha interrupción na interacción entre a α-DG e a laminina α277.As distrofiglicanoses causadas por mutacións primarias en DAG1 son xeralmente extremadamente raras, probablemente porque son letais embrionarias87, confirmando así a necesidade de asociación celular coa ECM.Isto significa que a maioría das enfermidades de glicanos distróficos son causadas por mutacións de proteínas secundarias asociadas á glicosilación.Por exemplo, as mutacións no POMT1 provocan a síndrome de Walker-Warburg extremadamente grave, que se caracteriza por anencefalia e unha esperanza de vida marcadamente reducida (menos de 3 anos)88.Non obstante, as mutacións de FKRP maniféstanse predominantemente como distrofia muscular da cintura das extremidades (LGMD), que adoita ser (pero non sempre) relativamente leve.Non obstante, demostrouse que as mutacións no FKRP son unha causa rara de WWS89.Identificáronse moitas mutacións no FKRP, das cales a mutación fundadora (c.826>A) causa máis comúnmente LGMD2I90.
LGMD2I é unha distrofia muscular relativamente leve cuxa patoxénese está baseada na interrupción da conexión entre a matriz extracelular e o citoesqueleto intracelular.Menos clara é a relación entre o xenotipo e o fenotipo en pacientes con mutacións nestes xenes, e de feito este concepto é aplicable a outras proteínas DSC.Por que algúns pacientes con mutacións de FKRP mostran un fenotipo de enfermidade consistente co WWS mentres que outros teñen LGMD2I?A resposta a esta pregunta pode estar en i) que paso da vía de glicosilación está afectado pola mutación, ou ii) o grao de hipoglicosilación nun paso dado.A hipoglicosilación de α-DG aínda pode permitir algún grao de interacción coa ECM, o que resulta nun fenotipo xeral máis leve, mentres que a disociación da membrana basal aumenta a gravidade do fenotipo da enfermidade.Os pacientes con LGMD2I tamén desenvolven DCM, aínda que isto está menos documentado que DMD, o que motiva a urxencia de comprender estas mutacións no contexto dos cardiomiocitos.
O subcomplexo sarcospan-sarcoglicano promove a formación de DHA e interactúa directamente coa β-DH.Hai catro sarcoglicanos unidireccionais no tecido cardíaco: α, β, γ e δ91.Recentemente describiuse que unha mutación missense c.218C>T no exón 3 do xene SGCA e unha deleción heterocigota parcial nos exóns 7-8 causan LGMD2D92.Non obstante, neste caso, os autores non avaliaron o fenotipo cardíaco.
Outros grupos descubriron que o SGCD en modelos porcino93 e rato94 ten como resultado unha redución da expresión de proteínas no subcomplexo de sarcoglicanos, interrompendo a estrutura global dos DGC e levando a DCM.Ademais, o 19% de todos os pacientes con mutacións de SGCA, SGCB ou SGCG tiñan miocardiopatía dilatada, e o 25% de todos os pacientes tamén requirían apoio respiratorio95.
As mutacións recesivas no sarcoglicano (SG) δ dan como resultado unha redución ou ausencia total de complexos de sarcoglicano e, polo tanto, DGC no tecido cardíaco e son responsables da LGMD e o seu DCM96 asociado.Curiosamente, as mutacións dominantes-negativas en SG-δ son específicas do sistema cardiovascular e son a causa da miocardiopatía dilatada familiar97.Demostrouse que as mutacións dominantes negativas de SG-δ R97Q e R71T se expresan de forma estable nos cardiomiocitos de rata sen deterioración significativa da DGC98 total.Non obstante, as células cardíacas que portan estas mutacións son máis susceptibles ao dano do sarcolema, á permeabilidade e á disfunción mecánica baixo estrés mecánico, conforme ao fenotipo DCM98.
Sarcospan (SSPN) é unha tetraspanina de 25 kDa localizada no subcomplexo de sarcoglicanos e crese que serve como armazón proteico99,100.Como armazón de proteínas, SSPN estabiliza a localización e glicosilación de α-DG99,101.A sobreexpresión de SSPN en modelos de rato aumenta a unión entre o músculo e a laminina 102 .Ademais, demostrouse que SSPN interactúa coas integrinas, o que suxire o grao de diafonía entre as dúas comisuras das costelas, DGC, e a estrutura da glicoproteína integrina-talin-vinculina100,101,102.A caída de SSPN tamén provocou un aumento da α7β1 no músculo esquelético do rato.
Un estudo recente demostrou que a sobreexpresión do sarcospan mellora a maduración e a glicosilación de α-DG no tecido cardíaco independentemente da caída da galactosilaminotransferase 2 (Galgt2) nun modelo mdx de DMD en rato, aliviando así o fenotipo da enfermidade 101. O aumento da glicosilación do complexo de distroacción pode mellorar a interacción do complexo distroglicano. o ECM, polo que a maior parte da mitigación da enfermidade.Ademais, demostraron que a sobreexpresión do sarcospan reduce a interacción da integrina β1D coas DGC, destacando un posible papel do sarcospan na regulación dos complexos de integrina101.
As sintrofinas son unha familia de proteínas pequenas (58 kDa) que se localizan en DGC, non teñen por si mesmas actividade enzimática intrínseca e serven como adaptadores moleculares103,104.Identificáronse cinco isoformas (α-1, β-1, β-2, γ-1 e γ-2) que mostran expresión específica do tecido, sendo a isoforma α-1 expresada predominantemente no tecido muscular estriado 105 .As sintrofinas son proteínas adaptadoras importantes que facilitan a comunicación entre a distrofina e as moléculas de sinalización, incluíndo o óxido nítrico sintase neuronal (nNOS) no músculo esquelético106.A sintrofina α interactúa directamente co dominio de repetición da espectrina da distrofina 16-17, que á súa vez únese ao motivo de unión á PDZ nNOS106,107.
As sintrofinas tamén interactúan coa distrobrevina a través dos dominios de unión PH2 e SU, e tamén interactúan co citoesqueleto de actina 108 .De feito, as sintrofinas parecen desempeñar un papel particularmente importante na regulación da dinámica citoesquelética, e as isoformas α e β poden interactuar directamente coa actina F 108 e, polo tanto, probablemente desempeñan un papel na regulación da tensegridade e na biomecánica da célula. efecto.Ademais, demostrouse que as sintrofinas regulan o citoesqueleto a través de Rac1109.
A modulación dos niveis de sintrofina pode restaurar a función, e un estudo recente que utilizou mini-distrofina demostrou que a construción ΔR4-R23/ΔCT foi capaz de restaurar a α-sintrofina e outras proteínas DGC a niveis comparables aos cardiomiocitos WT mdx.
Ademais do seu papel na regulación do citoesqueleto, as sintrofinas tamén están ben documentadas na regulación das canles iónicas 111,112,113.O motivo de unión a PDZ das sintrofinas regula a canle Nav1.5111 dependente da tensión cardíaca, que xoga un papel fundamental no establecemento da excitabilidade e condución cardíacas.Curiosamente, no modelo de rato mdx, as canles Nav1.5 atopáronse baixo regulación e atopáronse arritmias cardíacas nos animais 111 .Ademais, demostrouse que unha familia de canles iónicos mecanosensibles, a canle potencial do receptor transitorio (TRPC), está regulada pola α1-sintrofina no tecido cardíaco 113 e demostrouse que a inhibición de TRPC6 mellora as arritmias no modelo de rato DMD112.Informese que o aumento da actividade de TRPC6 na DMD provoca arritmias cardíacas, que se alivian cando se combinan con PKG 112.Mecánicamente, o esgotamento da distrofina promove un influxo de [Ca2+]i inducido polo estiramento que actúa augas arriba do TRPC6 para activalo, como se mostra nos cardiomiocitos e nas células do músculo liso vascular112,114.A hiperactivación de TRPC6 para estirar convérteo nun mecanosensor importante e nun obxectivo terapéutico potencial no DMD112,114.
A perda de distrofina leva á lise ou á supresión marcada de todo o complexo DGC, coa perda posterior de moitas funcións mecanoprotectoras e de mecanotransdución, o que orixina o fenotipo catastrófico que se observa no tecido muscular estriado na DMD.Polo tanto, pode ser razoable considerar que os RSK funcionan en conxunto e que os compoñentes individuais dependen da presenza e do funcionamento doutros compoñentes.Isto é especialmente certo para a distrofina, que parece ser necesaria para a montaxe e localización do complexo sarcolema nos cardiomiocitos.Cada compoñente xoga un papel único ao contribuír á estabilización global do sarcolema, á localización das proteínas accesorias clave, á regulación das canles iónicas e á expresión xénica, e a perda dunha soa proteína no DGC leva á desregulación de todo o miocardio.
Como se mostra anteriormente, moitas proteínas DGC están implicadas na mecanotransdución e na sinalización, e a distrofina é particularmente adecuada para este papel.Se a DGC está situada nas costelas, isto confirma a opinión de que participa na mecanotransdución xunto coas integrinas.Así, os DGC sofren fisicamente transferencia de forza anisotrópica e participan na reordenación mecanosensorial e citoesquelética do microambiente intracelular, de acordo co modelo de tensegridade.Ademais, Dp427m amortigua as forzas biomecánicas entrantes ao expandir as repeticións da espectrina dentro do seu dominio central central, actuando así como un mecanoprotector ao manter unha forza de desenrolamento de 25 pN nun rango estendido de 800 nm.Ao dividirse, a distrofina é capaz de "amortiguar" a forza de contracción-relaxación producida polos cardiomiocitos10.Dada a diversidade de proteínas e fosfolípidos que interactúan cos dominios de repetición da espectrina, é interesante especular se o desenrolamento da repetición da espectrina altera a cinética de unión das proteínas mecanosensibles dun xeito similar á da talina116,117,118.Non obstante, isto aínda non se determinou e é necesario investigar máis.