Zanglamaydigan po'latdan 347 / 347H payvandlangan lasan quvurlari kimyoviy komponent, mushak hujayralarining mexanotransduktsiyasida distrofin glikoprotein komplekslarining roli

Nature.com saytiga tashrif buyurganingiz uchun tashakkur.Siz cheklangan CSS-ni qo'llab-quvvatlaydigan brauzer versiyasidan foydalanmoqdasiz.Eng yaxshi tajriba uchun yangilangan brauzerdan foydalanishni tavsiya qilamiz (yoki Internet Explorer-da Moslik rejimini o'chirib qo'ying).Bundan tashqari, doimiy qo'llab-quvvatlashni ta'minlash uchun biz saytni uslublar va JavaScriptlarsiz ko'rsatamiz.
Har bir slaydda uchta maqolani ko'rsatadigan slayderlar.Slaydlar boʻylab harakatlanish uchun “Orqaga” va “Keyingi” tugmalaridan yoki har bir slayd boʻylab harakatlanish uchun oxiridagi slaydni boshqarish tugmalaridan foydalaning.

Distrofin skelet mushaklari va kardiomiotsitlardagi distrofin-glikoprotein kompleksining (DGC) asosiy oqsilidir.Distrofin aktin sitoskeletonini hujayradan tashqari matritsaga (ECM) bog'laydi.Hujayradan tashqari matritsa va hujayra ichidagi sitoskeleton o'rtasidagi aloqaning uzilishi skelet mushaklari hujayralarining gomeostazi uchun halokatli oqibatlarga olib kelishi mumkin, bu esa bir qator mushak distrofiyalariga olib keladi.Bundan tashqari, funktsional DGClarning yo'qolishi progressiv dilate kardiyomiyopatiya va erta o'limga olib keladi.Distrofin molekulyar bahor vazifasini bajaradi va DHA sarkolemmaning yaxlitligini saqlashda asosiy rol o'ynaydi.Bundan tashqari, DGC ni mexanik signalizatsiya bilan bog'laydigan dalillar to'planmoqda, garchi bu rol hali ham yaxshi tushunilmagan.Ushbu sharh maqolasi DGClarning zamonaviy ko'rinishini va ularning mexanotransduksiyadagi rolini taqdim etishga qaratilgan.Biz birinchi navbatda mushak hujayralari mexanikasi va funktsiyasi o'rtasidagi murakkab munosabatlarni muhokama qilamiz, so'ngra mushak hujayralarining biomexanik yaxlitligini mexanik o'tkazish va saqlashda distrofin glikoprotein kompleksining roli bo'yicha so'nggi tadqiqotlarni ko'rib chiqamiz.Nihoyat, biz DGC signalining kardiyomiyopatiyaga alohida e'tibor qaratgan holda kelajakdagi potentsial aralashuv nuqtalarini ta'kidlash uchun mexanosignalizatsiya yo'llari bilan qanday kesishishini tushunish uchun joriy adabiyotlarni ko'rib chiqamiz.
Hujayralar o'zlarining mikromuhiti bilan doimiy aloqada bo'lib, ular o'rtasidagi ikki tomonlama dialog biomexanik ma'lumotlarni sharhlash va integratsiya qilish uchun zarurdir.Biomexanika fazo va vaqtdagi umumiy hujayra fenotipini nazorat qilish orqali asosiy keyingi hodisalarni (masalan, sitoskeletal o'zgarishlar) boshqaradi.Kardiomiotsitlardagi bu jarayonda markaziy o'rinni qovurg'a mintaqasi, sarkolemmani integrin-talin-vinkulin va distrofin-glikoprotein (DGC) komplekslaridan tashkil topgan sarkomeraga bog'laydigan hudud tashkil etadi.Hujayra ichidagi sitoskeletonga biriktirilgan bu diskret fokal adezyonlar (FA) differentsiatsiya, proliferatsiya, organogenez, migratsiya, kasallikning rivojlanishi va boshqalarni boshqaradigan biomexanik va biokimyoviy hujayra o'zgarishlari kaskadini targ'ib qiladi.Biomexanik kuchlarning biokimyoviy va/yoki (epi) genetik o'zgarishlarga aylanishi mexanotransduktsiya1 deb nomlanadi.
Integrin transmembran retseptorlari 2 uzoq vaqtdan beri hujayralardagi hujayradan tashqari matritsani mahkamlashi va ichki va tashqi signallarga vositachilik qilishi ma'lum.Integrinlar bilan parallel ravishda DGClar ECMni sitoskeleton bilan bog'lab, hujayraning tashqi va ichki qismlari o'rtasida muhim aloqani o'rnatadi3.To'liq uzunlikdagi distrofin (Dp427) asosan yurak va skelet mushaklarida namoyon bo'ladi, lekin markaziy asab tizimining to'qimalarida, shu jumladan to'r parda va Purkinje to'qimalarida ham kuzatiladi4.Integrinlar va DGC mutatsiyalari mushak distrofiyasi va progressiv kengaygan kardiyomiyopatiya (DKM) sabablari hisoblanadi (1-jadval)5,6.Xususan, markaziy distrofin oqsili DGClarni kodlovchi DMD mutatsiyalari Duchenne mushak distrofiyasini (DMD) 7 keltirib chiqaradi.DGC a- va b-distroglikan (a/b-DG), sarkoglikan-spanin, distrofin va distrofin 8 kabi bir nechta kichik komplekslardan iborat.
Distrofin DMD (Xp21.1-Xp22) tomonidan kodlangan sitoskeletal oqsil bo'lib, DGCni saqlashda markaziy rol o'ynaydi.DGC chiziqli mushak to'qimalarining plazma membranasi bo'lgan sarkolemmaning yaxlitligini saqlaydi.Distrofin molekulyar buloq va molekulyar iskala vazifasini bajarib, qisqarish natijasida kelib chiqadigan zararni yanada susaytiradi9,10.To'liq uzunlikdagi distrofinning molekulyar og'irligi 427 kDa ni tashkil qiladi, ammo DMDdagi ko'plab ichki promouterlar tufayli bir nechta tabiiy ravishda kesilgan izoformlar mavjud, jumladan Dp7111.
Aksessuar oqsillari distrofinga, shu jumladan neyronal azot oksidi sintaza (nNOS), Ha bilan bog'langan protein (YAP) va kaveolin-3 kabi haqiqiy mexanotransduserlarga lokalizatsiya qilinganligi ko'rsatilgan, bu esa uyali signalizatsiyaning muhim tarkibiy qismlarini ifodalaydi.Murakkablar 12, 13, 14. Integrinlar va ularning quyi oqimidagi maqsadlari tomonidan hosil qilingan hujayralar va matritsa o'rtasidagi o'zaro ta'sirlar bilan bog'liq bo'lgan hujayra mexanizmi yopishqoqlikka qo'shimcha ravishda, bu ikki kompleks hujayraning "ichki" va "tashqi" o'rtasidagi interfeysni ifodalaydi. .Ushbu fokal adezyonlarni g'ayritabiiy yo'q qilishdan himoya qilish hujayra xatti-harakati va omon qolishi uchun juda muhimdir.Bundan tashqari, ma'lumotlar distrofinning mexanik sezgir ion kanallarining modulyatori, shu jumladan cho'zish bilan faollashtirilgan kanallar, ayniqsa L-tipli Ca2 + kanallari va TRPC 15 kanallari ekanligini tasdiqlaydi.
Distrofin chiziqli mushak hujayralarining gomeostatik funktsiyasi uchun muhim bo'lsa-da, aniq qo'llab-quvvatlovchi mexanizmlar, ayniqsa distrofinning roli va uning mexanosensor va mexanik himoyachi sifatida harakat qilish qobiliyati unchalik aniq emas.Distrofinning yo'qolishi tufayli bir nechta javobsiz savollar paydo bo'ldi, jumladan: YAP va AMPK kabi mexanosensiv oqsillar sarkolemmaga noto'g'ri joylashtirilganmi;Integrinlar bilan o'zaro aloqalar, g'ayritabiiy mexanotransduksiyaga olib kelishi mumkin bo'lgan holatlar mavjudmi?Bu xususiyatlarning barchasi DMD bilan og'rigan bemorlarda kuzatilgan og'ir DCM fenotipiga yordam berishi mumkin.
Bundan tashqari, uyali biomexanikadagi o'zgarishlarning umumiy DMD fenotipi bilan bog'liqligi muhim klinik ta'sirga ega.DMD 1:3500-5000 erkaklarga ta'sir qiluvchi X bilan bog'langan mushak distrofiyasi bo'lib, harakatchanlikning erta yo'qolishi (<5 yil) va boshqa etiologiyali DCMga qaraganda sezilarli darajada yomonroq prognozli progressiv DKM bilan tavsiflanadi16,17,18.
Distrofinni yo'qotish biomexanikasi to'liq tavsiflanmagan va bu erda distrofin haqiqatan ham mexanoprotektiv rol o'ynaydi, ya'ni sarkolemmaning yaxlitligini saqlaydi va mexanotransduksiyada muhim ahamiyatga ega degan tushunchani tasdiqlovchi dalillarni ko'rib chiqamiz.Bundan tashqari, biz integrinlar bilan, xususan, chiziqli mushak hujayralarida laminin a7b1D ni bog'laydigan muhim o'zaro aloqani ko'rsatadigan dalillarni ko'rib chiqdik.
Insertsiyalar va deletsiyalar DMD dagi ko'p sonli mutatsiyalar uchun javobgardir, mutatsiyalarning 72% ga bunday mutatsiyalar sabab bo'ladi19.Klinik jihatdan DMD go'daklik davrida (≤5 yosh) gipotenziya, ijobiy Gower belgisi, yoshga bog'liq o'zgarishlarning kechikishi, aqliy zaiflik va skelet mushaklari atrofiyasi bilan namoyon bo'ladi.Nafas olish qiyinlishuvi tarixan DMD bilan og'rigan bemorlarda o'limning asosiy sababi bo'lib kelgan, ammo qo'llab-quvvatlovchi yordamning yaxshilanishi (kortikosteroidlar, doimiy ijobiy havo bosimi) bu bemorlarning umr ko'rish davomiyligini oshirdi va 1990 yildan keyin tug'ilgan DMD bilan kasallangan bemorlarning o'rtacha yoshi 28,1 yil 20 ,21. ..Biroq, bemorning omon qolish darajasi oshgani sayin, progressiv DCM prognozi boshqa kardiyomiyopatiyalarga nisbatan sezilarli darajada yomonlashadi16, bu hozirgi vaqtda o'limning asosiy sababi bo'lgan, DMD o'limlarining taxminan 50% ni tashkil etuvchi oxirgi bosqich yurak etishmovchiligiga olib keladi17,18.
Progressiv DCM chap qorincha kengayishi va kompliyansning kuchayishi, qorinchaning ingichkalashi, yog'li tolali infiltratsiyaning kuchayishi, sistolik funktsiyaning pasayishi va aritmiya chastotasining oshishi bilan tavsiflanadi.DMD bilan og'rigan bemorlarda DKM darajasi kech o'smirlik davrida (90% dan 18 yoshgacha) deyarli universaldir, lekin 10 yoshgacha bo'lgan bemorlarning taxminan 59% da mavjud8,22.Ushbu muammoni hal qilish juda muhim, chunki chap qorincha ejeksiyon fraktsiyasi yiliga 1,6% ga doimiy ravishda pasayib bormoqda23.
Yurak aritmiyalari DMD bilan og'rigan bemorlarda, ayniqsa sinus taxikardiyasi va qorincha taxikardiyasida tez-tez uchraydi va yurakning to'satdan o'limiga sabab bo'ladi22.Aritmiyalar, ayniqsa, subbazal chap qorinchada tolali yog'li infiltratsiyaning natijasi bo'lib, bu qaytish davrini, shuningdek, [Ca2+]i qayta ishlash disfunktsiyasini va ion kanali disfunktsiyasini buzadi24,25.Yurakning klinik ko'rinishini tan olish juda muhim, chunki erta davolash strategiyalari og'ir DCM boshlanishini kechiktirishi mumkin.
Yurak disfunktsiyasi va skelet mushaklari kasalliklarini davolashning ahamiyati qiziqarli tadqiqotda ko'rsatilgan, unda DMDda mavjud bo'lgan asosiy yurak muammolarini hal qilmasdan skelet mushak to'qimasini yaxshilash ta'sirini o'rganish uchun mdx26 deb nomlangan DMD sichqoncha modeli ishlatilgan.Bu erda mualliflar skelet mushaklari yaxshilanganidan keyin yurak disfunktsiyasining paradoksal 5 baravar ko'payishini ko'rsatdilar va sichqonlarda ejeksiyon fraktsiyasi sezilarli darajada kamaygan26.Skelet mushaklari funktsiyasining yaxshilanishi yuqori jismoniy faollik miyokardga ko'proq yuk berishga imkon beradi, bu esa uni umumiy disfunktsiyaga ko'proq moyil qiladi.Bu DMD bilan og'rigan bemorlarni davolashning muhimligini va faqat skelet mushaklari terapiyasidan ehtiyot bo'lish kerakligini ta'kidlaydi.
DGC bir nechta qo'shimcha funktsiyalarni bajaradi, xususan, sarkolemmaning strukturaviy barqarorligini ta'minlaydi, signalizatsiya bo'g'ini vazifasini bajaradigan molekulyar iskala bo'ladi, mexanosensial ion kanallarini tartibga soladi, kostyum mexanik transduktsiyaning yadrosi va lateral kuchni o'tkazishda ishtirok etadi. qovurg'alar (1b-rasm)..Distrofin bu qobiliyatda markaziy rol o'ynaydi va ko'plab ichki promouterlar mavjudligi sababli, har xil to'qimalarda har xil rol o'ynaydigan bir nechta turli xil izoformlar mavjud.Turli xil distrofin izoformalarining differensial to'qimalar ifodasi har bir izoform turli rol o'ynaydi degan fikrni qo'llab-quvvatlaydi.Misol uchun, yurak to'qimasi distrofinning to'liq uzunligini (Dp427m) va qisqaroq Dp71m izoformini ifodalaydi, skelet to'qimasi esa faqat ikkitasini ifodalaydi.Har bir kichik tipning rolini kuzatish nafaqat uning fiziologik funktsiyasini, balki mushak distrofiyasining patogenezini ham aniqlashi mumkin.
To'liq uzunlikdagi distrofin (Dp427m) va kichikroq, kesilgan Dp71 izoformining sxematik tasviri.Distrofinda to'rt halqa bilan ajratilgan 24 ta spektrli takrorlanish, shuningdek, aktin-bog'lovchi domen (ABD), sisteinga boy (CR) domen va C-terminal (CT) mavjud.Mikrotubulalar (MT) va sarkolemmani o'z ichiga olgan asosiy bog'lovchi sheriklar aniqlangan.Dp71 ning ko'plab izoformlari mavjud, Dp71m mushak to'qimasini, Dp71b esa asab to'qimalarining izoformini bildiradi.Xususan, Dp71f neyronlarning sitoplazmatik izoformasiga ishora qiladi.b Distrofin-glikoprotein kompleksi (DHA) butun sarkolemmada joylashgan.Biyomekanik kuchlar ECM va F-aktin o'rtasida almashinadi.DGC va integrin yopishqoqligi o'rtasidagi potentsial o'zaro bog'lanishga e'tibor bering, Dp71 fokal adezyonlarda rol o'ynashi mumkin.Biorender.com bilan yaratilgan.
DMD eng keng tarqalgan mushak distrofiyasi bo'lib, DMD mutatsiyalari tufayli yuzaga keladi.Biroq, antidistrofinning roli haqidagi hozirgi tushunchamizni to'liq baholash uchun uni umuman DGC kontekstida joylashtirish muhimdir.Shunday qilib, boshqa tarkibiy oqsillar qisqacha tavsiflanadi.DGC ning oqsil tarkibi 1980-yillarning oxirida distrofinga alohida e'tibor bilan o'rganila boshlandi.Koenig27,28, Hoffman29 va Ervasti30 chiziqli mushakdagi 427 kDa oqsil bo'lgan distrofinni aniqlash orqali muhim kashfiyot qilishdi31.
Keyinchalik, boshqa subkomplekslarning distrofin bilan bog'liqligi ko'rsatildi, shu jumladan sarkoglikan, distrofin transmembran subkompleksi, disbrevin va sintrofinlar8, ular birgalikda hozirgi DGC modelini tashkil qiladi.Ushbu bo'lim birinchi navbatda individual komponentlarni batafsil ko'rib chiqishda DGC ning mexansensor idrok etishdagi roli haqidagi dalillarni tarqatadi.
Yo'l-yo'l mushak to'qimalarida mavjud bo'lgan to'liq uzunlikdagi distrofin izoformasi Dp427m (masalan, mushakni miyadan ajratish uchun "m") va kardiomiotsit sarkolemmasi ostida, ayniqsa qovurg'a mintaqasida joylashgan to'rtta funktsional domenga ega bo'lgan katta tayoq shaklidagi oqsildir. 29, 32. Xp21.1 da DMD geni tomonidan kodlangan Dp427m 2,2 megabazalarda hosil bo'lgan 79 ta ekzondan iborat va shuning uchun bizning genomimizdagi eng katta gen hisoblanadi8.
DMDdagi bir nechta ichki promotorlar bir nechta kesilgan distrofin izoformlarini ishlab chiqaradi, ularning ba'zilari to'qimalarga xosdir.Dp427m bilan solishtirganda, Dp71m sezilarli darajada kesilgan va spektrning takroriy domeni yoki N-terminal ABD domeniga ega emas.Biroq, Dp71m C-terminalni bog'lash strukturasini saqlab qoladi.Kardiomiotsitlarda Dp71m ning roli noaniq, ammo u T tubulalarida lokalizatsiya qilingani ko'rsatilgan, bu qo'zg'alish-qisqarish birikmasini 33,34,35 tartibga solishga yordam berishi mumkinligini ko'rsatadi.Bizning ma'lumotlarimizga ko'ra, yurak to'qimalarida Dp71m ning yaqinda kashfiyoti kam e'tiborga sazovor bo'ldi, biroq ba'zi tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, u cho'zilgan faollashtirilgan ion kanallari bilan bog'liq va Masubuchi nNOS33 ni tartibga solishda rol o'ynashi mumkinligini ko'rsatdi., 36. Shunday qilib, Dp71 neyrofiziologiya va trombotsitlar tadqiqotlarida, kardiyomiyositlardagi rolni tushunishni ta'minlaydigan sohalarda katta e'tibor oldi37,38,39.
Nerv to'qimalarida Dp71b izoformasi asosan ifodalangan, 14 ta izoforma haqida xabar berilgan38.Markaziy asab tizimidagi aquaporin 4 va Kir4.1 kaliy kanallarining muhim regulyatori bo'lgan Dp71b ning yo'q qilinishi qon-miya to'sig'ining o'tkazuvchanligini o'zgartirishi ko'rsatildi40.Dp71b ning ion kanallarini tartibga solishdagi rolini hisobga olgan holda, Dp71m kardiyomiyositlarda xuddi shunday rol o'ynashi mumkin.
Kostyal ganglionlarda DGC ning mavjudligi darhol mexanotransduksiyadagi rolni ko'rsatadi va haqiqatan ham u integrin-talin-vinkulin komplekslari 41 bilan birgalikda joylashishi ko'rsatilgan.Bundan tashqari, kosta segmenti ko'ndalang mexanotransduksiyaning markazida ekanligini hisobga olsak, bu erda Dp427m ning lokalizatsiyasi hujayralarni qisqarish natijasida kelib chiqadigan shikastlanishdan himoya qilishdagi rolini ta'kidlaydi.Bundan tashqari, Dp427m aktin va mikrotubulali sitoskeleton bilan o'zaro ta'sir qiladi va shu bilan hujayra ichidagi muhit va hujayradan tashqari matritsa o'rtasidagi aloqani tugatadi.
Aktinni bog'lovchi 1 domenini (ABD1) o'z ichiga olgan N-terminus F-aktin bilan o'zaro ta'sir qilish va g-aktin izoformini sarkolemma42,43 bilan bog'lash uchun zarur bo'lgan ikkita kalmodulin homologiyasi domenidan (CH) iborat.Distrofin subsarkolemmal sitoskeletonga birikish orqali kardiyomiyositlarning umumiy viskoelastikligiga hissa qo'shishi mumkin va uning kostal ganglionlarda lokalizatsiyasi uning mexanotransduksiyada ishtirok etishini, shuningdek, mexanoproteksiyada ishtirok etishini qo'llab-quvvatlaydi44,45.
Markaziy yadro domeni 24 ta spektrga o'xshash takrorlanuvchi oqsillardan iborat bo'lib, ularning har biri uzunligi taxminan 100 aminokislota qoldig'ini tashkil qiladi.Spektrin takrorlanishi to'rtta menteşe domenlari bilan kesishgan bo'lib, oqsilga moslashuvchanlik va yuqori darajada cho'zilish imkonini beradi.Distrofin spektrining takrorlanishi 21 nm dan 84 nm gacha cho'zilgan kuchlarning fiziologik diapazonida (15-30 pN) ochilishi mumkin, miyozin qisqarishi uchun erishish mumkin bo'lgan kuchlar 46.Spektrin takroriy domenining bu xususiyatlari distrofinning molekulyar amortizator sifatida harakat qilishiga imkon beradi.
Dp427m ning markaziy tayoqchasi sarkolemmada, xususan, fosfatidilserin 47,48 bilan hidrofobik va elektrostatik o'zaro ta'sirlar orqali uning lokalizatsiyasini ta'minlaydi.Qizig'i shundaki, distrofinning markaziy yadrosi skelet va yurak to'qimalarida sarkolemma fosfolipidlari bilan turli xil ta'sir qiladi, ehtimol turli xil bahor naqshlarini aks ettiradi.muhim, skelet mushaklari ham R10-R1249 bilan bog'liq.
g-aktin sitoskeletoniga bog'lanish uchun ABD2 spektrining takroriy 11-17 mintaqasi talab qilinadi, u asosiy aminokislota qoldiqlaridan iborat va F-aktinni bog'laydigan CH domenidan farq qiladi.Mikrotubulalar distrofinning asosiy sohasi bilan bevosita o'zaro ta'sir qiladi, bu o'zaro ta'sir spektrning 4-15 va 20-23 takroriy qoldiqlarini talab qiladi va bu joyda mikronaychalar paydo bo'lishining oldini olish uchun ankirin B ning mavjudligi talab qilinadi.Naychalar yo'q 50,51,52.Mikrotubulalar va distrofin o'rtasidagi bo'shliq reaktiv kislorod turlarini (X-ROS) ko'paytirish orqali DMD patologiyasini kuchaytirishi ko'rsatilgan.
Ankirin B orqali CR domeni sarkolemmal fosfolipidlar uchun yana bir langardir52.Ankirin-B va ankirin-G distrofin / DGC ning qovurg'a lokalizatsiyasi uchun talab qilinadi va ularning yo'qligi DGC52 ning diffuz sarkolemmal naqshiga olib keladi.
CR domenida b-DG ning PPxY bog'lash motivi bilan bevosita o'zaro ta'sir qiluvchi WW bog'lovchi domen mavjud.Distrofin-glikan kompleksiga qo'shilish orqali distrofin hujayraning ichki va tashqi qismlari o'rtasidagi aloqani tugatadi54.Bu bog'lanish chiziqli mushaklar uchun juda muhim, bu ECM va hujayraning ichki qismi o'rtasidagi aloqaning buzilishi hayotni cheklovchi mushak distrofiyasiga olib kelishidan dalolat beradi.
Nihoyat, CT domeni o'ralgan spiral hosil qiluvchi va a-distrobrevin va a1-, b1-sintrofinlar bilan bog'lanish uchun juda muhim bo'lgan yuqori darajada saqlanib qolgan hududdir55,56.a-distrobrevin distrofinning KT sohasiga bog'lanadi va sarkolemmada distrofinga qo'shimcha qarshilik ko'rsatadi57.
Embrion va xomilalik rivojlanish davrida utrofin turli to'qimalarda, jumladan, endotelial hujayralar, asab to'qimalari va chiziqli mushak to'qimalarida keng namoyon bo'ladi58.Utrofin 6q xromosomasida joylashgan UTRN tomonidan ifodalanadi va 80% protein homologiyasiga ega distrofin avtologidir.Rivojlanish jarayonida utrofin sarkolemmada lokalizatsiya qilinadi, ammo tug'ruqdan keyingi chiziqli mushak to'qimalarida sezilarli darajada bostiriladi, bu erda u distrofin bilan almashtiriladi.Tug'ilgandan keyin utrofinning lokalizatsiyasi skelet mushaklarining tendonlari va nerv-mushak birikmalari bilan chegaralanadi58,59.
Utrofinni bog'laydigan sheriklar distrofinlarnikiga o'xshash, ammo ba'zi asosiy farqlar tasvirlangan.Misol uchun, distrofin o'zining WW domeni orqali b-DG bilan o'zaro ta'sir qiladi, u ZZ domeni (ikkita sink ionini bog'lash qobiliyati uchun nomlangan) KT hududida stabillashadi, bu erda sistein kislotasi qoldiqlari 3307-3354 bu o'zaro ta'sir uchun ayniqsa muhimdir60 ., 61. Utrofin ham WW/ZZ domeni orqali b-DG bilan bog'lanadi, ammo bu o'zaro ta'sirni qo'llab-quvvatlovchi aniq qoldiqlar distrofin qoldiqlaridan (distrofinda 3307-3345 va utrofinda 3064-3102) farq qiladi 60,61.Muhimi shundaki, utrofinning b-DG bilan bog'lanishi distrofin 61 bilan solishtirganda taxminan 2 baravar kam edi. Distrofinning F-aktin bilan spektrin 11-17 marta takrorlanishi orqali bog'lanishi haqida xabar berilgan, utrofindagi o'xshash joylar esa F-aktin bilan bog'lana olmaydi, hatto yuqori konsentratsiyalar, lekin ularning CH-domenlari orqali o'zaro ta'sir qilishi mumkin.Harakat 62,63,64.Va nihoyat, distrofindan farqli o'laroq, utrofin mikrotubulalar bilan bog'lana olmaydi51.
Biyomekanik jihatdan utrofin spektrining takrorlanishi distrofin bilan solishtirganda aniq ochiladigan naqshga ega65.Utrofin-spektrin titinga o'xshash yuqori kuchlarda joylashishni takrorlaydi, lekin distrofin emas65.Bu uning lokalizatsiyasi va tendon birikmalarida qattiq elastik kuchning uzatilishidagi roliga mos keladi, lekin utrofinni 65 qisqarishi natijasida kelib chiqadigan buferlash kuchlarida molekulyar bahor sifatida harakat qilish uchun kamroq mos kelishi mumkin.Birgalikda olingan ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, utrofinning haddan tashqari ko'payishi, ayniqsa turli xil bog'lovchi sheriklar/mexanizmlar mavjud bo'lganda, mexanotransdüksiya va mexanobuferlash qobiliyatlari o'zgarishi mumkin, ammo bu qo'shimcha eksperimental o'rganishni talab qiladi.
Funktsional nuqtai nazardan, utrofinning distrofinga o'xshash ta'sirga ega ekanligiga ishonish uni DMD66,67 uchun potentsial davolash maqsadiga aylantiradi.Darhaqiqat, ba'zi DMD bemorlari, ehtimol, kompensatsiya mexanizmi sifatida utrofinni haddan tashqari ko'rsatishi ko'rsatilgan va fenotip utrofinning haddan tashqari ko'payishi bilan 68 sichqoncha modelida muvaffaqiyatli tiklangan.Utrofinni ko'paytirish mumkin bo'lgan terapevtik strategiya bo'lsa-da, utrofin va distrofin o'rtasidagi rasmiy va funktsional farqni ko'rib chiqish va sarkolemma bo'ylab to'g'ri joylashish bilan bu haddan tashqari ekspressiyani qo'zg'atishning foydasi utrofinning uzoq muddatli strategiyasini haligacha noaniq qiladi.Ta'kidlash joizki, ayol tashuvchilar utrofin ifodasining mozaik naqshini ko'rsatadi va distrofin va utrofin o'rtasidagi nisbat bu bemorlarda kengaygan kardiyomiyopatiya darajasiga ta'sir qilishi mumkin69, garchi tashuvchilarning sichqoncha modellari ko'rsatgan..
Disroglikan subkompleksi ikkita oqsildan, a- va b-distroglikandan (a-, b-DG) iborat bo'lib, ikkalasi ham DAG1 genidan transkripsiyalangan va keyin translatsiyadan so'ng ikkita komponentli oqsilga ajraladi 71 .a-DG DGC ning hujayradan tashqari aspektida yuqori darajada glikosillangan va laminin a2 dagi prolin qoldiqlari, shuningdek, agrin72 va pikakulin73 va distrofinning CT/CR mintaqasi73,74,75,76 bilan bevosita o'zaro ta'sir qiladi.O-bog'langan glikozillanish, ayniqsa serin qoldiqlari, uning ECM bilan o'zaro ta'siri uchun talab qilinadi.Glikozillanish yo'li ko'plab fermentlarni o'z ichiga oladi, ularning mutatsiyalari mushak distrofiyasiga olib keladi (shuningdek, 1-jadvalga qarang).Bularga O-mannosiltransferaza POMT2, fucutin va fkutin bilan bog'liq protein (FKRP), yadro glikaniga tandem ribitol fosfatlarni qo'shadigan ikkita ribitol fosfotransferaza va ksiloza va glyukoza qo'shadigan LARGE1 oqsili kiradi.Glikan oxiridagi matritsali glikan deb ham ataladigan chiziqli uron kislotasi polisakkaridi77.FKRP shuningdek, ECMni ishlab chiqish va saqlashda ishtirok etadi va undagi mutatsiyalar laminin a2 va a-DG77,78,79 ifodalarining pasayishiga olib keladi.Bundan tashqari, FKRP shuningdek, glikozillangan fibronektin 80 orqali bazal qatlam va yurak hujayradan tashqari matritsaning shakllanishiga yo'naltirishi mumkin.
b-DG YAP12 ni to'g'ridan-to'g'ri lokalizatsiya qiluvchi va sekvestr qiluvchi PPxY bog'lash motivini o'z ichiga oladi.Bu qiziqarli topilma, chunki u DGC kardiyomiyositlar hujayra siklini tartibga solishini anglatadi.Yangi tug'ilgan chaqaloqning kardiyomiyositlaridagi a-DH agrin bilan o'zaro ta'sir qiladi, bu yurakning yangilanishini va hujayralarning kamolotga uchrashi tufayli DGC76 lizisini rag'batlantiradi.Kardiomiotsitlar etuk bo'lganda, agrin ekspressiyasi laminin foydasiga kamayadi, bu hujayra siklini to'xtatishga yordam beradi76.Morikava12 shuni ko'rsatdiki, YAPning salbiy regulyatori bo'lgan distrofin va salvadorning ikki marta nokdaunti infarktga olib keladigan qorin bo'shlig'ida kardiomiotsitlarning giperproliferatsiyasiga olib keladi.Bu YAP manipulyatsiyasi miyokard infarktidan keyin to'qimalarni yo'qotishning oldini olishda klinik ahamiyatga ega bo'lishi mumkinligi haqidagi hayajonli fikrga olib keldi.Shunday qilib, agrin tomonidan qo'zg'atilgan DGC lizisi YAPni faollashtirishga imkon beruvchi va yurak regeneratsiyasi uchun potentsial yo'l bo'lgan o'qni ifodalashi mumkin.
Mexanik jihatdan sarkolemma va bazal qatlam 81 o'rtasidagi o'zaro ta'sirni saqlab qolish uchun a- va b-DG talab qilinadi.Ham a-DG, ham a7 integrinlari kosta ganglionida kuch hosil bo'lishiga hissa qo'shadi va a-DG yo'qolishi sarkolemmaning bazal qatlamdan ajralib chiqishiga olib keladi va skelet mushak to'qimasini qisqarish natijasida yuzaga keladigan shikastlanishga zaif qoldiradi.Yuqorida aytib o'tilganidek, distroglikan kompleksi DGC ning umumiy aylanishini tartibga soladi, bu erda qarindosh ligand laminin bilan bog'lanish b-DG892 ning PPPY bog'lovchi motivining tirozin fosforlanishiga olib keladi.Bu erda tirozin fosforillanishi distrofinning parchalanishiga yordam beradi, bu esa DGC kompleksini aylantiradi.Fiziologik jihatdan bu jarayon yuqori darajada tartibga solinadi, bu esa mushak distrofiyasida yo'q82, garchi bu jarayonni boshqaradigan asosiy mexanizmlar to'liq tushunilmagan.
Tsiklik cho'zilish distrofin kompleksi va tegishli protein plektini83 orqali ERK1/2 va AMPK yo'llarini faollashtirishi ko'rsatilgan.Plektin va disroglikan birgalikda nafaqat iskala vazifasini bajarishi, balki mexanotransduksiyada ishtirok etishi uchun ham talab qilinadi va plektinning ishdan chiqishi ERK1/2 va AMPK83 faolligini pasayishiga olib keladi.Plektin, shuningdek, sitoskeletal oraliq filament desmin bilan bog'lanadi va desminning haddan tashqari ifodalanishi DMD84 qo'sh nokautli sichqon modeli bo'lgan mdx:desmin va mdx sichqonlarida kasallik fenotipini yaxshilashi ko'rsatilgan.b-DG bilan o'zaro ta'sir qilish orqali plektin bilvosita DGC ni sitoskeletonning ushbu komponentiga bog'laydi.Bundan tashqari, distroglikan o'sish omili retseptorlari bilan bog'lovchi protein 2 (Grb2) bilan o'zaro ta'sir qiladi, bu sitoskeletal tuzilishda ishtirok etishi ma'lum85.Rasning integrin bilan faollashishi Grb2 orqali vositachilik qilishi ko'rsatilgan, bu integrinlar va DGC86 o'rtasidagi o'zaro bog'lanish uchun potentsial yo'lni ta'minlashi mumkin.
a-DH glikozillanishida ishtirok etuvchi genlardagi mutatsiyalar mushak distrofiyasi deb ataladigan holatga olib keladi.Disroglikanopatiyalar klinik heterojenlikni ko'rsatadi, lekin asosan a-DG va laminin a277 o'rtasidagi o'zaro ta'sirning buzilishidan kelib chiqadi.DAG1 ning birlamchi mutatsiyalari natijasida kelib chiqqan distrofiglikanozlar odatda juda kam uchraydi, ehtimol ular embrionni o'ldiradiganligi sababli87, bu ECM bilan hujayra aloqasi zarurligini tasdiqlaydi.Bu shuni anglatadiki, distrofik glikan kasalliklarining aksariyati glikozillanish bilan bog'liq ikkilamchi protein mutatsiyalari tufayli yuzaga keladi.Masalan, POMT1 mutatsiyalari o'ta og'ir Uoker-Varburg sindromini keltirib chiqaradi, bu anensefaliya va umr ko'rish davomiyligining sezilarli darajada qisqarishi (3 yildan kam) bilan tavsiflanadi88.Biroq, FKRP mutatsiyalari asosan oyoq-qo'l mushaklari distrofiyasi (LGMD) sifatida namoyon bo'ladi, bu odatda (lekin har doim ham emas) nisbatan engildir.Biroq, FKRP mutatsiyalari WWS89 ning kam uchraydigan sababi ekanligi ko'rsatilgan.FKRPda ko'plab mutatsiyalar aniqlangan, ularning asoschisi mutatsiyasi (c.826>A) ko'pincha LGMD2I90 ni keltirib chiqaradi.
LGMD2I nisbatan engil mushak distrofiyasi bo'lib, uning patogenezi hujayradan tashqari matritsa va hujayra ichidagi sitoskeleton o'rtasidagi aloqani buzishga asoslangan.Ushbu genlarda mutatsiyaga uchragan bemorlarda genotip va fenotip o'rtasidagi munosabatlar unchalik aniq emas va bu kontseptsiya boshqa DSC oqsillariga ham tegishli.Nima uchun FKRP mutatsiyalari bo'lgan ba'zi bemorlarda WWS bilan mos keladigan kasallik fenotipi namoyon bo'ladi, boshqalari esa LGMD2Iga ega?Bu savolga javob i) glikozillanish yo'lining qaysi bosqichi mutatsiyaga ta'sir qilishi yoki ii) har qanday bosqichdagi gipoglikozillanish darajasida bo'lishi mumkin.a-DG ning gipoglikosilatsiyasi hali ham ECM bilan ma'lum darajada o'zaro ta'sir o'tkazishga imkon berishi mumkin, bu esa engilroq umumiy fenotipga olib keladi, bazal membranadan ajralib chiqish esa kasallik fenotipining zo'ravonligini oshiradi.LGMD2I bilan og'rigan bemorlarda DCM ham rivojlanadi, garchi bu DMDga qaraganda kamroq hujjatlashtirilgan bo'lsa-da, bu mutatsiyalarni kardiyomiyositlar kontekstida tushunishning dolzarbligini qo'zg'atadi.
Sarkospan-sarkoglikan subkompleksi DHA shakllanishiga yordam beradi va bevosita b-DH bilan o'zaro ta'sir qiladi.Yurak to'qimalarida to'rtta bir tomonlama sarkoglikanlar mavjud: a, b, g va d91.Yaqinda SGCA genining 3-eksonida c.218C>T noto'g'ri mutatsiyasi va 7-8 ekzonlarida qisman geterozigota o'chirilishi LGMD2D92 ni keltirib chiqarishi tasvirlangan.Biroq, bu holda, mualliflar yurak fenotipini baholamadilar.
Boshqa guruhlar, cho'chqa93 va mouse94 modellarida SGCD sarkoglikan subkompleksida protein ekspressiyasining kamayishiga olib keladi, DGC ning umumiy tuzilishini buzadi va DCMga olib keladi.Bundan tashqari, SGCA, SGCB yoki SGCG mutatsiyalari bo'lgan barcha bemorlarning 19 foizida dilate kardiyomiyopatiya borligi xabar qilingan va barcha bemorlarning 25 foizi nafas olishni qo'llab-quvvatlashga muhtoj edi95.
Sarkoglikan (SG) d dagi retsessiv mutatsiyalar sarkoglikan komplekslarining kamayishi yoki to'liq yo'qligiga olib keladi va shuning uchun yurak to'qimalarida DGC va LGMD va u bilan bog'liq DCM96 uchun javobgardir.Qizig'i shundaki, SG-d dagi dominant-salbiy mutatsiyalar yurak-qon tomir tizimiga xos bo'lib, oilaviy kengaygan kardiyomiyopatiyaning sababi hisoblanadi97.SG-d R97Q va R71T dominant-salbiy mutatsiyalar umumiy DGC98 ning sezilarli darajada buzilishisiz kalamush kardiyomiyositlarida barqaror ifodalanganligi ko'rsatilgan.Biroq, bu mutatsiyalarni tashuvchi yurak hujayralari DCM98 fenotipiga mos keladigan mexanik stress ostida sarkolemma shikastlanishi, o'tkazuvchanligi va mexanik disfunktsiyasiga ko'proq moyil bo'ladi.
Sarkospan (SSPN) sarkoglikan subkompleksida lokalizatsiya qilingan 25 kDa tetraspanin bo'lib, u oqsil iskala sifatida xizmat qiladi99,100.Protein iskala sifatida SSPN a-DG99,101 ning lokalizatsiyasi va glikozillanishini barqarorlashtiradi.Sichqoncha modellarida SSPN ning ortiqcha ifodalanishi mushak va laminin 102 o'rtasidagi bog'lanishni kuchaytirishi aniqlandi.Bundan tashqari, SSPN integrinlar bilan o'zaro ta'sir qilishini ko'rsatdi, bu ikki qovurg'a komissuralari, DGC va integrin-talin-vinkulin glikoprotein tuzilishi o'rtasidagi o'zaro bog'lanish darajasini ko'rsatadi100,101,102.SSPN ning ishdan chiqishi, shuningdek, sichqonchaning skelet mushaklarida a7b1 ko'payishiga olib keldi.
Yaqinda o'tkazilgan tadqiqot shuni ko'rsatdiki, sarkospanning haddan tashqari ko'payishi yurak to'qimalarida galaktosilamintransferaza 2 (Galgt2) dan mustaqil ravishda yurak to'qimalarida a-DG ning kamolotini va glikozillanishini kuchaytiradi, bu mdx sichqoncha modelida DMD ning 101 fenotipini engillashtiradi. ECM, shu bilan kasallikni eng yumshatadi.Bundan tashqari, ular sarkospanning haddan tashqari ko'payishi b1D integrinining DGCs bilan o'zaro ta'sirini kamaytirishini ko'rsatdi, bu sarkospanning integrin komplekslarini boshqarishda mumkin bo'lgan rolini ta'kidlaydi101.
Sintrofinlar kichik (58 kDa) oqsillar oilasi bo'lib, ular DGClarda lokalizatsiya qilinadi, o'zlari ichki fermentativ faollikka ega emaslar va molekulyar adapterlar sifatida xizmat qiladi103,104.Beshta izoforma (a-1, b-1, b-2, g-1 va g-2) to'qimalarga xos ifodani ko'rsatuvchi aniqlangan, a-1 izoformasi asosan chiziqli mushak to'qimalarida ifodalangan 105 .Sintrofinlar distrofin va signalizatsiya molekulalari, shu jumladan skelet mushaklaridagi neyronal azot oksidi sintaza (nNOS) o'rtasidagi aloqani osonlashtiradigan muhim adapter oqsillaridir106.a-sintrofin to'g'ridan-to'g'ri distrofin 16-17 spektrli takroriy domen bilan o'zaro ta'sir qiladi, bu esa o'z navbatida nNOS106,107 PDZ-bog'lash motiviga bog'lanadi.
Sintrofinlar, shuningdek, PH2 va SU bog'lovchi domenlari orqali distrobrevin bilan o'zaro ta'sir qiladi va ular aktin sitoskeleton 108 bilan ham o'zaro ta'sir qiladi.Darhaqiqat, sintrofinlar sitoskeletal dinamikani tartibga solishda ayniqsa muhim rol o'ynaydi va a va b izoformlari F-aktin 108 bilan bevosita ta'sir o'tkazishga qodir va shuning uchun hujayraning kuchlanish va biomexanikasini tartibga solishda rol o'ynashi mumkin. ta'sir.Bundan tashqari, sintrofinlar Rac1109 orqali sitoskeletonni tartibga solishi ko'rsatilgan.
Sintrofin darajasini modulyatsiya qilish funktsiyani tiklashi mumkin va mini-distrofin yordamida yaqinda o'tkazilgan tadqiqot shuni ko'rsatdiki, DR4-R23 / DCT konstruktsiyasi a-sintrofin va boshqa DGC oqsillarini WT mdx kardiyomiyositlari bilan taqqoslanadigan darajaga qaytarishga qodir.
Sintrofinlar sitoskeletonni tartibga solishdagi rolidan tashqari, ion kanallarini tartibga solishda ham yaxshi hujjatlashtirilgan 111,112,113.Sintrofinlarning PDZ-bog'lovchi motivi yurak kuchlanishiga bog'liq bo'lgan Nav1.5111 kanalini tartibga soladi, bu yurakning qo'zg'aluvchanligi va o'tkazuvchanligini o'rnatishda asosiy rol o'ynaydi.Qizig'i shundaki, mdx sichqoncha modelida Nav1.5 kanallari pastga regulyatsiya qilinganligi va hayvonlarda 111 yurak aritmiyalari aniqlangan.Bundan tashqari, mexanik sezgir ion kanallari oilasi, vaqtinchalik retseptorlari salohiyati kanali (TRPC) yurak to'qimalarida 113 a1-sintrofin tomonidan tartibga solinishi va TRPC6 inhibisyonu DMD112 sichqoncha modelida aritmiyalarni yaxshilash uchun ko'rsatildi.DMDda TRPC6 faolligining oshishi yurak aritmiyalariga olib kelishi haqida xabar berilgan, ular PKG 112 bilan birlashganda yengillashadi.Mexanik jihatdan distrofinning kamayishi kardiomiotsitlar va qon tomir silliq mushak hujayralarida ko'rsatilganidek, uni faollashtirish uchun TRPC6 dan yuqori oqimga ta'sir qiluvchi [Ca2+]i ning cho'zilishi bilan bog'liq oqimiga yordam beradi112,114.TRPC6 ning cho'zish uchun giperaktivatsiyasi uni DMD112,114 da asosiy mexanosensor va potentsial terapevtik nishonga aylantiradi.
Distrofinning yo'qolishi butun DGC kompleksining lizisiga yoki sezilarli darajada bostirilishiga olib keladi, keyinchalik ko'plab mexanoprotektiv va mexanotransduksiya funktsiyalarini yo'qotadi, natijada DMDdagi chiziqli mushak to'qimalarida ko'rinadigan halokatli fenotip paydo bo'ladi.Shuning uchun, RSKlar birgalikda ishlaydi va alohida komponentlar boshqa komponentlarning mavjudligi va ishlashiga bog'liqligini hisobga olish oqilona bo'lishi mumkin.Bu, ayniqsa, kardiyomiyositlarda sarkolemma kompleksini yig'ish va lokalizatsiya qilish uchun zarur bo'lgan distrofin uchun to'g'ri keladi.Har bir komponent sarkolemmaning umumiy barqarorlashuviga hissa qo'shishda, asosiy yordamchi oqsillarni lokalizatsiya qilishda, ion kanallari va gen ekspressiyasini tartibga solishda o'ziga xos rol o'ynaydi va DGCda bitta oqsilning yo'qolishi butun miyokardning disregulyatsiyasiga olib keladi.
Yuqorida ko'rsatilgandek, ko'plab DGC oqsillari mexanotransduksiya va signalizatsiyada ishtirok etadi va distrofin bu rolga ayniqsa mos keladi.Agar DGC qovurg'alarda joylashgan bo'lsa, bu integrinlar bilan birga mexanotransduksiyada ishtirok etishi haqidagi fikrni tasdiqlaydi.Shunday qilib, DGClar jismonan anizotrop kuch o'tkazuvchanligidan o'tadi va kuchlanish modeliga mos keladigan hujayra ichidagi mikro muhitning mexanosensory va sitoskeletal qayta tashkil etilishida ishtirok etadi.Bundan tashqari, Dp427m o'zining markaziy yadro domenida spektrning takrorlanishini kengaytirish orqali kiruvchi biomexanik kuchlarni tamponlaydi va shu bilan kengaytirilgan 800 nm diapazonda 25 pN bo'shatish kuchini saqlab, mexanoprotektor sifatida ishlaydi.Bo'linish orqali distrofin kardiomiotsitlar tomonidan ishlab chiqarilgan qisqarish-relaksatsiya kuchini "buferlash" ga qodir10.Spektrin takroriy domenlari bilan o'zaro ta'sir qiluvchi oqsillar va fosfolipidlarning xilma-xilligini hisobga olgan holda, spektrning takrorlanishi talinnikiga o'xshash tarzda mexanosensiv oqsillarning bog'lanish kinetikasini o'zgartiradimi yoki yo'qligini taxmin qilish qiziq.Biroq, bu hali aniqlanmagan va qo'shimcha tekshiruv talab etiladi.