Stainless Steel 347 / 347H Coil iwweldjati Tubi zhemical komponent, Ir-rwol tal-kumplessi ta 'dystrophin glycoprotein fil-mechanotransduction ta' ċelluli tal-muskoli

Grazzi talli żort Nature.com.Qed tuża verżjoni tal-browser b'appoġġ limitat CSS.Għall-aħjar esperjenza, nirrakkomandaw li tuża browser aġġornat (jew tiddiżattiva l-Modalità ta' Kompatibbiltà fl-Internet Explorer).Barra minn hekk, biex niżguraw appoġġ kontinwu, aħna nuru s-sit mingħajr stili u JavaScript.
Sliders li juru tliet artikoli għal kull slide.Uża l-buttuni ta 'wara u li jmiss biex timxi permezz tal-pjastri, jew il-buttuni tal-kontrollur tas-slajds fl-aħħar biex tiċċaqlaq minn kull slide.

Dystrophin hija l-proteina ewlenija tal-kumpless tad-dystrophin-glycoprotein (DGC) fil-muskoli skeletriċi u kardjomijoċiti.Dystrophin jorbot iċ-ċitoskeletru tal-actin mal-matriċi extraċellulari (ECM).Il-qsim tal-konnessjoni bejn il-matriċi extraċellulari u ċ-ċitoskeletru intraċellulari jista 'jkollu konsegwenzi devastanti għall-omeostasi taċ-ċelluli tal-muskoli skeletriċi, li jwasslu għal numru ta' distrofiji muskolari.Barra minn hekk, telf ta 'DGCs funzjonali jwassal għal kardjomijopatija dilatata progressiva u mewt prematura.Dystrophin jaġixxi bħala molla molekulari u DHA għandu rwol ewlieni fiż-żamma tal-integrità tas-sarcolemma.Barra minn hekk, qed takkumula l-evidenza li tgħaqqad id-DGC mas-sinjalar mekkanistiku, għalkemm dan ir-rwol għadu mhux mifhum.Dan l-artikolu ta 'reviżjoni għandu l-għan li jipprovdi ħarsa moderna tad-DGCs u r-rwol tagħhom fil-mechanotransduction.L-ewwel niddiskutu r-relazzjoni kumplessa bejn il-mekkanika u l-funzjoni taċ-ċelluli tal-muskoli, u mbagħad nirrevedu r-riċerka riċenti dwar ir-rwol tal-kumpless tal-glycoprotein tad-dystrophin fil-mechanotransduction u l-manutenzjoni tal-integrità bijomekkanika taċ-ċelluli tal-muskoli.Fl-aħħarnett, aħna nirrevedu l-letteratura attwali biex nifhmu kif is-sinjalar tad-DGC jaqsam ma 'mogħdijiet ta' mechanosignaling biex jenfasizzaw punti potenzjali ta 'intervent futuri, b'fokus partikolari fuq kardjomijopatija.
Iċ-ċelloli huma f'komunikazzjoni kostanti mal-mikroambjent tagħhom, u djalogu f'żewġ direzzjonijiet bejniethom huwa meħtieġ għall-interpretazzjoni u l-integrazzjoni tal-informazzjoni bijomekkanika.Il-bijomekkanika tikkontrolla avvenimenti sussegwenti ewlenin (eż., arranġamenti mill-ġdid ċitoskeletali) billi tikkontrolla l-fenotip ċellulari ġenerali fl-ispazju u l-ħin.Ċentrali għal dan il-proċess fil-kardjomijoċiti huwa r-reġjun kostali, ir-reġjun fejn is-sarkolemma jgħaqqad ma 'sarcomere magħmul minn kumplessi integrin-talin-vinculin u dystrophin-glycoprotein (DGC).Imwaħħla maċ-ċitoskeletru intraċellulari, dawn l-adeżjonijiet fokali diskreti (FAs) jippropagaw kaskata ta 'bidliet ċellulari bijomekkaniċi u bijokimiċi li jikkontrollaw id-divrenzjar, il-proliferazzjoni, l-organoġenesi, il-migrazzjoni, il-progressjoni tal-mard, u aktar.Il-konverżjoni tal-forzi bijomekkaniċi f'bidliet bijokimiċi u/jew (epi)ġenetiċi hija magħrufa bħala mechanotransduction1.
Ir-riċettur transmembrana integrin 2 ilu magħruf li jankra l-matriċi extraċellulari fiċ-ċelloli u jimmedja kemm is-sinjalar intern kif ukoll estern.B'mod parallel mal-integrini, id-DGCs jorbtu l-ECM maċ-ċitoskeletru, u jistabbilixxu rabta kritika bejn barra u ġewwa taċ-ċellula3.Id-distrofina ta 'tul sħiħ (Dp427) hija primarjament espressa fil-muskolu kardijaku u skeletriku, iżda hija osservata wkoll fit-tessuti tas-sistema nervuża ċentrali, inklużi r-retina u t-tessut ta' Purkinje4.Mutazzjonijiet fl-integrini u DGC huma maħsuba li huma l-kawżi tad-distrofija muskolari u kardjomijopatija dilatata progressiva (DCM) (Tabella 1)5,6.B'mod partikolari, mutazzjonijiet DMD li jikkodifikaw id-DGCs tal-proteina tad-distrofina ċentrali jikkawżaw distrofija muskolari ta' Duchenne (DMD)7.DGC huwa magħmul minn diversi sottokumplessi inklużi α- u β-dystroglycan (α/β-DG), sarcoglycan-spanin, dystrophin, u dystrophin 8.
Dystrophin hija proteina ċitoskeletali kodifikata minn DMD (Xp21.1-Xp22) li għandha rwol ċentrali fiż-żamma tad-DGC.DGC iżomm l-integrità tas-sarcolemma, il-membrana tal-plażma tat-tessut tal-muskolu strijat.Dystrophin ikompli jnaqqas il-ħsara kkawżata mill-kontrazzjoni billi jaġixxi bħala molla molekulari u scaffold molekulari9,10.Id-dystrophin ta 'tul sħiħ għandu piż molekulari ta' 427 kDa, madankollu, minħabba l-ħafna promoturi interni fid-DMD, hemm diversi iżoformi maqtugħin li jseħħu b'mod naturali, inkluż Dp7111.
Proteini aċċessorji intwerew li huma lokalizzati għal dystrophin, inklużi mechanotransducers veri bħal neuronal nitric oxide synthase (nNOS), proteina assoċjata Iva (YAP), u caveolin-3, u b'hekk jirrappreżentaw komponenti importanti ta 'sinjalazzjoni ċellulari.Komposti 12, 13, 14. Minbarra l-adeżjoni, mekkaniżmu ċellulari assoċjat ma 'interazzjonijiet bejn iċ-ċelloli u l-matriċi, iffurmati minn integrini u l-miri downstream tagħhom, dawn iż-żewġ kumplessi jirrappreżentaw l-interface bejn "ġewwa" u "barra" taċ-ċellula. .Il-protezzjoni ta 'dawn l-adeżjonijiet fokali minn qerda anormali hija kritika għall-imġieba taċ-ċelluli u s-sopravivenza.Barra minn hekk, id-dejta tappoġġja li d-dystrophin huwa modulatur ta 'kanali tal-joni mekkaniċi sensittivi, inklużi kanali attivati ​​b'stretch, speċjalment kanali Ca2 + tat-tip L u kanali TRPC 15.
Għalkemm id-dystrophin hija importanti għall-funzjoni omeostatika taċ-ċelloli tal-muskoli strijati, il-mekkaniżmi preċiżi ta 'appoġġ huma inqas ċari, speċjalment ir-rwol tad-dystrophin u l-abbiltà tagħha li taġixxi bħala mechanosensor u protettur mekkaniku.Minħabba t-telf ta 'dystrophin, qamu bosta mistoqsijiet mhux imwieġba, inklużi: huma proteini mechanosensitive bħal YAP u AMPK mislocated għas-sarcolemma;Hemm crosstalk ma' integrini, ċirkostanzi li jistgħu jwasslu għal mechanotransduction anormali?Dawn il-karatteristiċi kollha jistgħu jikkontribwixxu għall-fenotip DCM sever li jidher f'pazjenti b'DMD.
Barra minn hekk, l-assoċjazzjoni ta 'bidliet fil-bijomekkanika ċellulari mal-fenotip DMD ġenerali għandha implikazzjonijiet kliniċi importanti.DMD hija distrofija muskolari marbuta mal-X li taffettwa irġiel 1: 3500–5000, ikkaratterizzata minn telf bikri ta 'mobilità (< 5 snin) u DCM progressiva bi pronjosi sinifikament agħar minn DCM ta' etjoloġiji oħra16,17,18.
Il-bijomekkanika tat-telf tad-distrofina ma ġietx deskritta bis-sħiħ, u hawnhekk nirrevedu l-evidenza li tappoġġja l-idea li d-distrofina tabilħaqq għandha rwol mechanoprotective, jiġifieri li żżomm l-integrità tas-sarkolemma, u hija kritika fil-mechanotransduction.Barra minn hekk, aħna rrevedejna l-evidenza li tissuġġerixxi crosstalk importanti ma 'integrini, speċifikament li torbot laminin α7β1D fiċ-ċelloli tal-muskoli strijati.
L-inserzjonijiet u t-tħassir huma responsabbli għal numru kbir ta' mutazzjonijiet fid-DMD, b'72% tal-mutazzjonijiet huma kkawżati minn tali mutazzjonijiet19.Klinikament, DMD jippreżenta fil-bidu (≤5 snin) bi pressjoni baxxa, sinjal pożittiv ta 'Gower, progressjoni mdewma ta' bidliet relatati mal-età, ritardazzjoni mentali, u atrofija tal-muskoli skeletriċi.Distress respiratorju storikament kien il-kawża ewlenija tal-mewt f'pazjenti DMD, iżda kura mtejba ta' appoġġ (kortikosterojdi, pressjoni pożittiva kontinwa fil-passaġġ tan-nifs) żiedet l-istennija tal-ħajja f'dawn il-pazjenti, u l-età medjana ta' pazjenti DMD imwielda wara l-1990 hija 28.1 snin 20,21 ..Madankollu, hekk kif tiżdied is-sopravivenza tal-pazjent, il-pronjosi ta 'DCM progressiva hija agħar b'mod sinifikanti meta mqabbla ma' kardjomijopatiji oħra16, li twassal għal insuffiċjenza tal-qalb fl-aħħar stadju, li bħalissa hija l-kawża ewlenija tal-mewt, li tammonta għal madwar 50% tal-imwiet tad-DMD17,18.
DCM progressiv huwa kkaratterizzat minn żieda fid-dilatazzjoni u l-konformità tal-ventrikulari tax-xellug, traqqiq tal-ventrikulari, żieda fl-infiltrazzjoni fibrofatty, tnaqqis fil-funzjoni sistolika, u żieda fil-frekwenza ta 'arritmiji.Il-grad ta' DCM f'pazjenti b'DMD huwa kważi universali fl-adolexxenza tard (90% sa 18-il sena), iżda huwa preżenti f'madwar 59% tal-pazjenti sa 10 snin8,22.L-indirizzar ta' din il-kwistjoni huwa kritiku peress li l-frazzjoni ta' ejection ventrikulari tax-xellug ilha tonqos b'mod kostanti b'rata ta' 1.6% fis-sena23.
L-arritmiji tal-qalb huma komuni f'pazjenti b'DMD, speċjalment takikardija tas-sinus u takikardija ventrikulari, u huma l-kawża ta' mewt kardijaka f'daqqa22.L-arritmiji huma r-riżultat ta 'infiltrazzjoni fibrofatty, speċjalment fil-ventrikolu tax-xellug subbażali, li jfixkel iċ-ċirkwiti tar-ritorn kif ukoll disfunzjoni tal-ipproċessar [Ca2+]i u disfunzjoni tal-kanal tal-joni24,25.Ir-rikonoxximent tal-preżentazzjoni kardijaka klinika huwa kritiku, peress li strateġiji ta 'trattament bikri jistgħu jdewmu l-bidu ta' DCM sever.
L-importanza tat-trattament ta 'disfunzjoni kardijaka u morbidità tal-muskoli skeletriċi hija murija fi studju interessanti li uża mudell tal-ġurdien ta' DMD imsejjaħ mdx26 biex jistudja l-effetti tat-titjib tat-tessut tal-muskoli skeletriċi mingħajr ma jiġu indirizzati l-problemi kardijaċi sottostanti preżenti fid-DMD.Hawnhekk, l-awturi wrew żieda paradossali ta '5 darbiet fid-disfunzjoni kardijaka wara titjib fil-muskoli skeletriċi, u l-ġrieden kellhom tnaqqis sinifikanti fil-frazzjoni ta' ejection26.Funzjoni mtejba tal-muskoli skeletriċi tippermetti li attività fiżika ogħla tpoġġi aktar pressjoni fuq il-mijokardju, u tagħmilha aktar suxxettibbli għal disfunzjoni ġenerali.Dan jenfasizza l-importanza li jiġu trattati pazjenti DMD b'mod ġenerali u javża kontra terapija tal-muskoli skeletriċi biss.
DGCs iwettqu diversi funzjonijiet addizzjonali, jiġifieri, jipprovdu stabbiltà strutturali lis-sarcolemma, isiru scaffold molekulari li jaġixxi bħala rabta ta 'sinjalazzjoni, jirregolaw kanali tal-joni mekkaniċi sensittivi, il-qalba tal-mechanotransduction kostali, u jipparteċipaw fit-trażmissjoni tal-forza laterali fir-reġjun tal- kustilji (Fig. 1b)..Dystrophin għandu rwol ċentrali f'din il-ħila, u minħabba l-preżenza ta 'ħafna promoturi interni, hemm diversi iżoformi differenti, kull wieħed għandu rwol differenti f'tessuti differenti.L-espressjoni tat-tessuti differenzjali ta 'isoformi ta' distrofina differenti tappoġġja l-idea li kull iżoforma għandha rwol differenti.Pereżempju, it-tessut tal-qalb jesprimi t-tul sħiħ (Dp427m) kif ukoll l-isoforma iqsar ta 'Dp71m ta' dystrophin, filwaqt li t-tessut skeletriku jesprimi biss l-ewwel mit-tnejn.L-osservazzjoni tar-rwol ta 'kull sottotip tista' tiżvela mhux biss il-funzjoni fiżjoloġika tagħha, iżda wkoll il-patoġenesi tad-distrofija muskolari.
Rappreżentazzjoni skematika tad-dystrophin full-length (Dp427m) u l-iżgħar, maqtugħa isoforma Dp71.Dystrophin għandu 24 ripetizzjoni tal-ispettrina separati b'erba' loops, kif ukoll dominju li jgħaqqad l-actin (ABD), dominju b'ħafna cysteine ​​(CR), u C-terminus (CT).Ġew identifikati sħab ewlenin li jorbtu, inklużi l-mikrotubuli (MTs) u s-sarcolemma.Hemm ħafna isoforms ta 'Dp71, Dp71m jirreferi għat-tessut tal-muskolu u Dp71b jirreferi għall-isoforma tat-tessut nervuż.B'mod partikolari, Dp71f jirreferi għall-isoforma ċitoplasmika tan-newroni.b Il-kumpless tad-dystrophin-glycoprotein (DHA) jinsab fis-sarkolemma kollu kemm hu.Forzi bijomekkaniċi jaqilbu bejn ECM u F-actin.Innota crosstalk potenzjali bejn DGCs u adeżjoni integrin, Dp71 jista 'jkollha rwol fl-adeżjoni fokali.Maħluq ma 'Biorender.com.
DMD hija l-aktar distrofija muskolari komuni u hija kkawżata minn mutazzjonijiet fid-DMD.Madankollu, biex napprezzaw bis-sħiħ il-fehim attwali tagħna tar-rwol tal-anti-dystrophin, huwa importanti li titqiegħed fil-kuntest tad-DGC kollu kemm hu.Għalhekk, il-proteini kostitwenti l-oħra se jiġu deskritti fil-qosor.Il-kompożizzjoni tal-proteini tad-DGC bdiet tiġi studjata fl-aħħar tas-snin tmenin, b'attenzjoni partikolari għad-dystrophin.Koenig27,28, Hoffman29 u Ervasti30 għamlu skoperta importanti billi identifikaw dystrophin, proteina ta '427 kDa fil-muskolu strijat31.
Sussegwentement, sottokumplessi oħra intwerew li huma assoċjati ma 'distrofina, inkluż sarcoglycan, is-subkumpless transmembrana tad-dystrophin, dysbrevin, u syntrophins8, li flimkien jikkostitwixxu l-mudell DGC attwali.Din it-taqsima l-ewwel se tqassam l-evidenza għar-rwol tad-DGC fil-perċezzjoni mekkanikosensorja filwaqt li teżamina l-komponenti individwali fid-dettall.
L-isoforma tad-distrofina fit-tul sħiħ preżenti fit-tessut tal-muskolu strijat hija Dp427m (eż. "m" biex il-muskolu jiddistingwih mill-moħħ) u hija proteina kbira f'forma ta 'virga b'erba' oqsma funzjonali li jinsabu taħt is-sarkolemma tal-kardjomijoċiti, speċjalment fir-reġjun kostali 29, 32. Dp427m, kodifikat mill-ġene DMD fuq Xp21.1, jikkonsisti f'79 exon iġġenerat f'2.2 megabases u għalhekk huwa l-akbar ġene fil-ġenoma tagħna8.
Diversi promoturi interni fid-DMD jipproduċu isoformi multipli ta' distrofina maqtugħa, li wħud minnhom huma speċifiċi għat-tessut.Meta mqabbel ma 'Dp427m, Dp71m huwa maqtugħ b'mod sinifikanti u m'għandux dominju ripetut ta' spectrin jew dominju ABD N-terminal.Madankollu, Dp71m iżomm l-istruttura li torbot C-terminal.Fil-kardjomijoċiti, ir-rwol ta 'Dp71m mhuwiex ċar, iżda ntwera li jillokalizza fit-tubuli T, li jissuġġerixxi li jista' jgħin biex jirregola l-akkoppjar ta 'eċċitazzjoni-kontrazzjoni 33,34,35.Sa fejn nafu tagħna, l-iskoperta reċenti ta 'Dp71m fit-tessut tal-qalb irċeviet ftit attenzjoni, iżda xi studji jissuġġerixxu li hija assoċjata ma' kanali tal-joni attivati ​​bil-medda, u Masubuchi issuġġerixxa li jista 'jkollha rwol fir-regolamentazzjoni ta' nNOS33., 36. Meta tagħmel dan, Dp71 irċieva attenzjoni sinifikanti fin-newrofiżjoloġija u r-riċerka tal-plejtlits, oqsma li jistgħu jipprovdu għarfien dwar rwol fil-kardjomijoċiti37,38,39.
Fit-tessut nervuż, l-isoforma Dp71b hija espressa b'mod predominanti, b'14-il isoforma rrappurtati38.It-tħassir ta 'Dp71b, regolatur importanti tal-kanali tal-potassju aquaporin 4 u Kir4.1 fis-sistema nervuża ċentrali, intwera li tbiddel il-permeabilità tal-barriera tad-demm-moħħ40.Minħabba r-rwol ta 'Dp71b fir-regolamentazzjoni tal-kanal tal-joni, Dp71m jista' jkollu rwol simili fil-kardjomijoċiti.
Il-preżenza ta 'DGC fil-gangli kostali immedjatament tindika rwol fil-mechanotransduction, u tabilħaqq intwera li ko-lokalizza ma' kumplessi integrin-talin-vinculin 41 .Barra minn hekk, peress li s-segment kostali huwa l-fokus tal-mechanotransduction trasversali, il-lokalizzazzjoni ta 'Dp427m hawn tenfasizza r-rwol tagħha fil-protezzjoni taċ-ċelloli minn ħsara kkawżata mill-kontrazzjoni.Barra minn hekk, Dp427m jinteraġixxi ma 'actin u ċ-ċitoskeletru tal-mikrotubuli, u b'hekk tlesti l-konnessjoni bejn l-ambjent intraċellulari u l-matriċi extraċellulari.
L-N-terminal li fih id-dominju 1 li jgħaqqad l-actin (ABD1) jikkonsisti f'żewġ oqsma ta 'omoloġija ta' calmodulin (CH) li huma meħtieġa għall-interazzjoni ma 'F-actin u l-ankraġġ tal-isoforma γ-actin mas-sarcolemma42,43.Dystrophin jista 'jikkontribwixxi għall-viskoelastiċità ġenerali tal-kardjomijoċiti billi jeħel maċ-ċitoskeletru subsarcolemmali, u l-lokalizzazzjoni tagħha fil-ganglia kostali tappoġġja l-involviment tagħha fil-mechanotransduction kif ukoll fil-mechanoprotection44,45.
Id-dominju ċentrali ċentrali jikkonsisti f'24 proteina ripetuta bħal spettrina, li kull waħda minnhom hija ta' madwar 100 residwi ta' aċidu amminiku fit-tul.Ir-repetizzjonijiet tal-ispettrina huma mqassma b'erba 'dominji taċ-ċappetta, li jagħtu lill-proteina flessibilità u grad għoli ta' estensibilità.Ir-repetizzjonijiet tal-ispettrina tad-dystrophin jistgħu jiżvolġu f'firxa fiżjoloġika ta' forzi (15-30 pN) li testendi minn 21 nm sa 84 nm, forzi li jistgħu jinkisbu għall-kontrazzjoni tal-myosin 46 .Dawn il-karatteristiċi tad-dominju tar-repetizzjoni tal-ispektrin jippermettu lid-dystrophin jaġixxi bħala shock absorber molekulari.
Il-virga ċentrali ta 'Dp427m tiżgura l-lokalizzazzjoni tagħha fis-sarcolemma, b'mod partikolari, permezz ta' interazzjonijiet idrofobiċi u elettrostatiċi mal-fosfatidilserina 47,48.Interessanti, il-qalba ċentrali tad-dystrophin jinteraġixxi b'mod differenti mal-fosfolipidi tas-sarcolemma fit-tessuti skeletriċi u kardijaċi, possibbilment jirrifletti mudelli differenti tar-rebbiegħa.kritika, filwaqt li l-muskoli skeletriċi huma assoċjati wkoll ma 'R10-R1249.
L-irbit maċ-ċitoskeletru γ-actin jeħtieġ ir-reġjun 11-17 tar-repetizzjoni tal-ispettrina ABD2, li jikkonsisti f'residwi bażiċi ta 'aċidu amminiku u huwa differenti mid-dominju CH li jgħaqqad F-actin.Il-mikrotubuli jinteraġixxu direttament mad-dominju tal-qalba tad-dystrophin, din l-interazzjoni teħtieġ residwi ta 'repetizzjonijiet ta' spectrin 4-15 u 20-23, u l-preżenza ta 'ankyrin B hija meħtieġa biex tipprevjeni l-formazzjoni ta' mikrotubuli f'dan is-sit.Tubi huma assenti 50,51,52.Intwera vojt bejn il-mikrotubuli u d-dystrophin li jaggrava l-patoloġija tad-DMD billi jżid l-ispeċi reattivi tal-ossiġnu (X-ROS).
Id-dominju CR permezz ta 'ankyrin B huwa ankra oħra għall-fosfolipidi sarkolemmali52.Ankyrin-B u ankyrin-G huma meħtieġa għall-lokalizzazzjoni tal-kustilja ta 'dystrophin/DGC, u n-nuqqas tagħhom jirriżulta f'mudell sarkolemmali diffuż ta' DGC52.
Id-dominju CR fih dominju li jorbot WW li jinteraġixxi direttament mal-motif li torbot PPxY ta 'β-DG.Billi jeħel mal-kumpless dystrophin-glycan, dystrophin tlesti r-rabta bejn ġewwa u barra taċ-ċellula54.Din il-konnessjoni hija kritika għall-muskolu strijat, kif jidher mill-fatt li t-tfixkil tal-konnessjoni bejn l-ECM u l-intern taċ-ċellula jwassal għal distrofija muskolari li tillimita l-ħajja.
Fl-aħħarnett, id-dominju CT huwa reġjun konservat ħafna li jifforma helix coiled u huwa kritiku biex jorbot ma 'α-dystrobrevin u α1-,β1-syntrophins55,56.α-dystrobrevin jingħaqad mad-dominju CT tad-dystrophin u jipprovdi reżistenza addizzjonali għad-dystrophin fis-sarcolemma57.
Matul l-iżvilupp embrijoniku u tal-fetu, l-Utrophin hija espressa b'mod wiesa 'f'diversi tessuti, inklużi ċelloli endoteljali, tessut nervuż, u tessut tal-muskolu strijat58.L-utrofina hija espressa minn UTRN li tinsab fuq il-kromożoma 6q u hija awtologu tad-distrofina b'omoloġija ta' proteina ta' 80%.Matul l-iżvilupp, l-utrofina hija lokalizzata fis-sarkolemma iżda hija mrażżna b'mod notevoli fit-tessut tal-muskolu strijat wara t-twelid, fejn tiġi sostitwita b'distrofina.Wara t-twelid, il-lokalizzazzjoni tal-utrofina hija limitata għal għeruq u junctions newromuskolari tal-muskoli skeletriċi58,59.
L-imsieħba li jorbtu l-utrofina huma ġeneralment simili għal dawk tad-distrofini, għalkemm ġew deskritti xi differenzi ewlenin.Pereżempju, id-dystrophin jinteraġixxi ma' β-DG permezz tad-dominju WW tiegħu, li huwa stabbilizzat mid-dominju ZZ (imsemmi għall-kapaċità tiegħu li jorbot żewġ joni taż-żingu) fir-reġjun CT tiegħu, fejn ir-residwi tal-aċidu ċistejku 3307-3354 huma speċjalment importanti għal din l-interazzjoni60 ., 61. L-utrofina torbot ukoll ma' β-DG permezz tad-dominju WW/ZZ, iżda r-residwi eżatti li jappoġġaw din l-interazzjoni huma differenti minn residwi ta' distrofina (3307-3345 f'distrofina u 3064-3102 f'utrofina) 60,61.Importanti, it-twaħħil ta' utrofina ma' β-DG kien bejn wieħed u ieħor darbtejn inqas meta mqabbel mad-distrofina 61. Ġie rrappurtat li d-dystrophin jorbot ma' F-actin permezz tar-repetizzjonijiet tal-ispektrin 11-17, filwaqt li siti simili fl-utrofina ma jistgħux jorbtu ma' F-actin, anki f' konċentrazzjonijiet għoljin, iżda jistgħu jinteraġixxu permezz tad-dominji CH tagħhom.Azzjoni 62,63,64.Fl-aħħarnett, b'differenza mid-distrofina, l-utrofina ma tistax torbot mal-mikrotubuli51.
Bijomekkanikament, ir-repetizzjonijiet tal-utrophin spectrin għandhom mudell distint ta 'żvolġiment meta mqabbel mad-dystrophin65.Utrophin-spectrin jirrepeti l-iskjerament f'forzi ogħla, simili għal titin iżda mhux dystrophin65.Dan huwa konsistenti mal-lokalizzazzjoni u r-rwol tiegħu fit-trażmissjoni ta 'forza elastika riġida fil-junctions ta' l-għerq, iżda jista 'jagħmel l-utrofina inqas adattata biex taġixxi bħala rebbiegħa molekulari f'forzi ta' buffering indotti minn kontrazzjoni 65 .Meħuda flimkien, din id-dejta tissuġġerixxi li l-kapaċitajiet ta 'mechanotransduction u mechanobuffering jistgħu jinbidlu fil-preżenza ta' espressjoni żejda ta 'utrofina, speċjalment minħabba sħab/mekkaniżmi li jorbtu differenti, madankollu dan jeħtieġ aktar studju sperimentali.
Mil-lat funzjonali, il-fatt li l-utrofina huwa maħsub li għandu effetti simili għad-dystrophin jagħmilha mira potenzjali ta 'trattament għal DMD66,67.Fil-fatt, xi pazjenti DMD intwerew li jesprimu żżejjed utrofina, possibbilment bħala mekkaniżmu ta 'kumpens, u l-fenotip ġie rrestawrat b'suċċess f'mudell tal-ġurdien b'espressjoni żejda ta' utrofina 68 .Filwaqt li r-regolazzjoni 'l fuq ta' utrofina hija strateġija terapewtika probabbli, il-konsiderazzjoni tad-differenza formali u funzjonali bejn utrofina u distrofina u l-utilità li tinduċi din l-espressjoni żejda b'lokalizzazzjoni xierqa tul is-sarcolemma tagħmel l-istrateġija fit-tul ta 'utrofina għadha mhix ċara.Notevolment, it-trasportaturi nisa juru mudell ta 'mużajk ta' espressjoni ta 'utrofina, u l-proporzjon bejn distrofina u utrofina jista' jinfluwenza l-grad ta 'kardjomijopatija dilatata f'dawn il-pazjenti,69 għalkemm mudelli murini ta' trasportaturi wrew..
Is-sottokumpless tad-dystroglycan jikkonsisti f'żewġ proteini, α- u β-dystroglycan (α-, β-DG), it-tnejn traskritti mill-ġene DAG1 u mbagħad maqtugħin wara t-traduzzjoni f'żewġ proteini komponenti 71 .α-DG huwa glycosylated ħafna fl-aspett extraċellulari ta 'DGCs u jinteraġixxi direttament ma' residwi ta 'proline fil-laminin α2 kif ukoll ma' agrin72 u picaculin73 u r-reġjun CT/CR ta 'dystrophin73,74,75,76.O-linked glycosylation, speċjalment ta 'residwi serine, hija meħtieġa għall-interazzjoni tagħha ma' l-ECM.Il-mogħdija ta 'glycosylation tinkludi ħafna enzimi li l-mutazzjonijiet tagħhom iwasslu għal distrofija muskolari (ara wkoll Tabella 1).Dawn jinkludu l-O-mannosyltransferase POMT2, fucutin u proteina relatata mal-fucutin (FKRP), żewġ ribitol phosphotransferases li jżidu tandem ribitol phosphates mal-qalba glycan, u l-proteina LARGE1 li żżid xylose u glucose.Polysaccharide tal-aċidu uroniku lineari, magħruf ukoll bħala l-glikan tal-matriċi fl-aħħar tal-glikan77.FKRP huwa involut ukoll fl-iżvilupp u l-manutenzjoni tal-ECM, u mutazzjonijiet fih iwasslu għal tnaqqis fl-espressjoni ta 'laminin α2 u α-DG77,78,79.Barra minn hekk, FKRP jista 'wkoll jidderieġi l-formazzjoni tal-lamina bażali u l-matriċi extraċellulari kardijaka permezz ta' fibronectin glycosylated 80.
β-DG fih motif li jgħaqqad PPxY li jillokalizza u jsekwestra direttament YAP12.Din hija sejba interessanti peress li timplika li DGC jirregola ċ-ċiklu taċ-ċelluli kardjomijoċiti.α-DH fil-kardjomijoċiti tat-twelid jinteraġixxi ma 'agrin, li jippromwovi r-riġenerazzjoni tal-qalb u l-liżi DGC76 minħabba l-maturazzjoni taċ-ċelluli.Hekk kif il-kardjomijoċiti jimmaturaw, l-espressjoni tal-aggrin tonqos favur il-laminin, li huwa maħsub li jikkontribwixxi għall-arrest taċ-ċiklu taċ-ċelluli76.Morikawa12 wera li knockdown doppju ta 'dystrophin u salvador, regolatur negattiv ta' YAP, iwassal għal iperproliferazzjoni ta 'kardjomijoċiti fir-rumen li jikkawża infart.Dan wassal għall-idea eċċitanti li l-manipulazzjoni YAP tista 'tkun ta' valur kliniku fil-prevenzjoni tat-telf tat-tessuti wara infart mijokardijaku.Għalhekk, liżi DGC indotta mill-agrin tista 'tirrappreżenta assi li tippermetti l-attivazzjoni tal-YAP u hija mogħdija potenzjali għar-riġenerazzjoni tal-qalb.
Mekkanikament, α- u β-DG huma meħtieġa biex tinżamm l-interazzjoni bejn is-sarcolemma u s-saff bażali 81 .Iż-żewġ integrini α-DG u α7 jikkontribwixxu għall-ġenerazzjoni tal-forza fil-ganglion kostali, u t-telf ta 'α-DG jikkawża separazzjoni tas-sarcolemma mil-lamina bażali, u jħalli t-tessut tal-muskolu skeletriku vulnerabbli għal ħsara kkawżata mill-kontrazzjoni.Kif deskritt qabel, il-kumpless tad-dystroglycan jirregola l-fatturat ġenerali tad-DGCs, fejn l-irbit ma 'ligand laminin cognate jirriżulta f'fosforilazzjoni tat-tyrosine tal-motif li torbot PPPY ta' β-DG892.Il-fosforilazzjoni tat-tyrosine hawnhekk tippromwovi ż-żarmar tad-dystrophin, li jdawwar il-kumpless DGC.Fiżjoloġikament, dan il-proċess huwa regolat ħafna, li huwa nieqes fid-distrofija muskolari82, għalkemm il-mekkaniżmi sottostanti li jikkontrollaw dan il-proċess mhumiex mifhuma bis-sħiħ.
Ġib ċikliku intwera li jattiva l-mogħdijiet ERK1/2 u AMPK permezz tal-kumpless tad-dystrophin u l-proteina relatata plectin83.Flimkien, plectin u dystroglycan huma meħtieġa mhux biss biex jaġixxu bħala scaffold, iżda wkoll biex jipparteċipaw fil-mechanotransduction, u t-twaqqigħ ta 'plectin iwassal għal tnaqqis fl-attività ta' ERK1/2 u AMPK83.Plectin jorbot ukoll ma 'desmin tal-filament intermedju ċitoskeletali, u l-espressjoni żejda tad-desmin intweriet li ttejjeb il-fenotip tal-marda f'mdx:desmin u mdx ġrieden, mudell ta' ġrieden knockout doppju DMD84.Billi jinteraġixxi ma 'β-DG, plectin jorbot indirettament DGC ma' dan il-komponent taċ-ċitoskeletru.Barra minn hekk, id-dystroglycan jinteraġixxi mal-proteina li torbot mar-riċettur tal-fattur tat-tkabbir 2 (Grb2), li hija magħrufa li hija involuta f'arranġament mill-ġdid taċ-ċitoskeletri85.Intwera li l-attivazzjoni ta' Ras mill-integrin hija medjata permezz ta' Grb2, li jista' jipprovdi mogħdija potenzjali għal crosstalk bejn integrini u DGC86.
Mutazzjonijiet fil-ġeni involuti fl-α-DH glycosylation iwasslu għall-hekk imsejħa distrofija muskolari.Dystroglycanopathies juru eteroġeneità klinika iżda huma prinċipalment ikkawżati minn tfixkil fl-interazzjoni bejn α-DG u laminin α277.Dystrophiglicanoses ikkawżati minn mutazzjonijiet primarji f'DAG1 huma ġeneralment estremament rari, probabbilment minħabba li huma letali embrijoniċi87, u b'hekk tikkonferma l-ħtieġa għal assoċjazzjoni ċellulari ma 'ECM.Dan ifisser li l-biċċa l-kbira tal-mard distrofiku tal-glycan huwa kkawżat minn mutazzjonijiet sekondarji tal-proteini assoċjati mal-glycosylation.Pereżempju, mutazzjonijiet fil-POMT1 jikkawżaw is-sindromu Walker-Warburg estremament sever, li huwa kkaratterizzat minn anenċefalija u stennija tal-ħajja mqassra b'mod notevoli (inqas minn 3 snin)88.Madankollu, mutazzjonijiet FKRP jimmanifestaw prinċipalment bħala distrofija muskolari tal-girdle (LGMD), li normalment (iżda mhux dejjem) hija relattivament ħafifa.Madankollu, mutazzjonijiet f'FKRP intwerew li huma kawża rari ta' WWS89.Ġew identifikati ħafna mutazzjonijiet f'FKRP, li minnhom il-mutazzjoni tal-fundatur (c.826> A) l-aktar tikkawża LGMD2I90.
LGMD2I hija distrofija muskolari relattivament ħafifa li l-patoġenesi tagħha hija bbażata fuq tfixkil tal-konnessjoni bejn il-matriċi extraċellulari u ċ-ċitoskeletru intraċellulari.Inqas ċara hija r-relazzjoni bejn il-ġenotip u l-fenotip f'pazjenti b'mutazzjonijiet f'dawn il-ġeni, u tabilħaqq dan il-kunċett huwa applikabbli għal proteini DSC oħra.Għaliex xi pazjenti b'mutazzjonijiet FKRP juru fenotip tal-marda konsistenti mal-WWS filwaqt li oħrajn għandhom LGMD2I?It-tweġiba għal din il-mistoqsija tista 'tkun f'i) liema pass tal-passaġġ tal-glikosilazzjoni huwa affettwat mill-mutazzjoni, jew ii) il-grad ta' ipoglikosilazzjoni fi kwalunkwe pass partikolari.L-ipoglikosilazzjoni ta 'α-DG xorta tista' tippermetti xi grad ta 'interazzjoni mal-ECM li tirriżulta f'fenotip ġenerali aktar ħafif, filwaqt li d-dissoċjazzjoni mill-membrana tal-kantina żżid is-severità tal-fenotip tal-marda.Pazjenti b'LGMD2I jiżviluppaw ukoll DCM, għalkemm dan huwa inqas dokumentat minn DMD, li jimmotiva l-urġenza li jifhmu dawn il-mutazzjonijiet fil-kuntest tal-kardjomijoċiti.
Is-sottokumpless sarcospan-sarcoglycan jippromwovi l-formazzjoni ta 'DHA u jinteraġixxi direttament ma' β-DH.Hemm erba 'sarcoglycans unidirezzjonali fit-tessut tal-qalb: α, β, γ, u δ91.Ġie deskritt reċentement li mutazzjoni missense c.218C>T fl-eson 3 tal-ġene SGCA u tħassir parzjali eterozigoti fl-esons 7-8 jikkawżaw LGMD2D92.Madankollu, f'dan il-każ, l-awturi ma evalwawx il-fenotip tal-qalb.
Gruppi oħra sabu li SGCD f'mudelli porcine93 u mouse94 jirriżulta f'espressjoni mnaqqsa tal-proteini fis-subkumpless tas-sarcoglycan, li jfixkel l-istruttura ġenerali tad-DGCs u jwassal għal DCM.Barra minn hekk, 19% tal-pazjenti kollha b'mutazzjonijiet SGCA, SGCB, jew SGCG kienu rrappurtati li kellhom kardjomijopatija dilatata, u 25% tal-pazjenti kollha kienu jeħtieġu wkoll appoġġ respiratorju95.
Mutazzjonijiet reċessivi f'sarcoglycan (SG) δ jirriżultaw fi tnaqqis jew assenza sħiħa ta 'kumplessi ta' sarcoglycan u għalhekk DGC fit-tessut tal-qalb u huma responsabbli għal LGMD u DCM96 assoċjat tiegħu.Interessanti, mutazzjonijiet dominanti-negattivi f'SG-δ huma speċifiċi għas-sistema kardjovaskulari u huma l-kawża ta 'kardjomijopatija dilatata familjari97.Mutazzjonijiet dominanti negattivi SG-δ R97Q u R71T intwerew li huma espressi b'mod stabbli f'kardjomijoċiti tal-firien mingħajr indeboliment sinifikanti tad-DGC98 totali.Madankollu, iċ-ċelloli tal-qalb li jġorru dawn il-mutazzjonijiet huma aktar suxxettibbli għal ħsara tas-sarcolemma, permeabilità u disfunzjoni mekkanika taħt stress mekkaniku, konsistenti mal-fenotip DCM98.
Sarcospan (SSPN) huwa tetraspanin ta '25 kDa lokalizzat fis-sottokumpless tas-sarcoglycan u huwa maħsub li jservi bħala scaffold ta' proteina99,100.Bħala scaffold tal-proteini, SSPN jistabbilizza l-lokalizzazzjoni u l-glikosilazzjoni ta 'α-DG99,101.L-espressjoni żejda ta 'SSPN f'mudelli tal-ġrieden instabet li żżid ir-rabta bejn il-muskoli u l-laminin 102 .Barra minn hekk, SSPN intwera li jinteraġixxi ma 'integrini, li jissuġġerixxi l-grad ta' crosstalk bejn iż-żewġ kummissuri tal-kustilja, DGC, u l-istruttura tal-glikoproteina integrin-talin-vinculin100,101,102.Il-knockdown ta 'SSPN irriżulta wkoll f'żieda fl-α7β1 fil-muskolu skeletriku tal-ġurdien.
Studju reċenti wera li l-espressjoni żejda ta 'sarcospan ittejjeb il-maturazzjoni u l-glikosilazzjoni ta' α-DG fit-tessut kardijaku indipendentement mill-knockdown tal-galactosylaminotransferase 2 (Galgt2) f'mudell tal-ġurdien mdx ta 'DMD, u b'hekk ittaffi l-fenotip tal-marda 101. Glikosilazzjoni miżjuda tal-kumpless tad-distroazzjoni tista' ssaħħaħ l-ECM, u b'hekk l-aktar itaffu l-marda.Barra minn hekk, huma wrew li l-espressjoni żejda tas-sarcospan tnaqqas l-interazzjoni tal-integrina β1D mad-DGCs, u tenfasizza rwol possibbli għal sarcospan fir-regolamentazzjoni tal-kumplessi tal-integrin101.
Is-sintrofini huma familja ta' proteini żgħar (58 kDa) li jillokalizzaw għal DGCs, huma stess m'għandhomx attività enżimatika intrinsika, u jservu bħala adapters molekulari103,104.Ħames iżoformi (α-1, β-1, β-2, γ-1 u γ-2) ġew identifikati li juru espressjoni speċifika għat-tessut, bl-isoforma α-1 espressa b'mod predominanti f'tessut tal-muskolu strijat 105 .Is-sintrofini huma proteini adapter importanti li jiffaċilitaw il-komunikazzjoni bejn distrofina u molekuli ta 'sinjalazzjoni, inkluż neuronal nitric oxide synthase (nNOS) fil-muskoli skeletriċi106.α-syntrophin jinteraġixxi direttament mad-dominju tar-repetizzjoni tal-ispettrina tad-dystrophin 16-17, li min-naħa tiegħu jingħaqad mal-motiv li torbot nNOS106,107 PDZ.
Syntrophins jinteraġixxu wkoll ma 'dystrobrevin permezz tad-dominji li jorbtu PH2 u SU, u jinteraġixxu wkoll maċ-ċitoskeletru ta' actin 108.Tabilħaqq, is-sintrofini jidhru li għandhom rwol partikolarment importanti fir-regolamentazzjoni tad-dinamika ċitoskeletali, u l-isoformi α u β huma kapaċi jinteraġixxu direttament ma 'F-actin 108 u għalhekk x'aktarx għandhom rwol fir-regolamentazzjoni tat-tensegrità u l-bijomekkanika taċ-ċelluli. effett.Barra minn hekk, syntrophins intwerew li jirregolaw iċ-ċitoskeletru permezz ta 'Rac1109.
Il-livelli ta 'syntrophin li jimmodulaw jistgħu jirrestawraw il-funzjoni, u studju reċenti li juża mini-dystrophin wera li l-kostruzzjoni ΔR4-R23/ΔCT kienet kapaċi tirrestawra α-syntrophin kif ukoll proteini DGC oħra għal livelli komparabbli ma' kardjomijoċiti WT mdx.
Minbarra r-rwol tagħhom fir-regolamentazzjoni taċ-ċitoskeletru, is-sintrofini huma wkoll dokumentati tajjeb fir-regolamentazzjoni tal-kanali tal-joni 111,112,113.Il-motif li jorbot PDZ ta 'syntrophins jirregola l-kanal Nav1.5111 li jiddependi mill-vultaġġ kardijaku, li għandu rwol ewlieni fl-istabbiliment ta' eċitabilità u konduzzjoni kardijaka.Interessanti, fil-mudell tal-ġurdien mdx, instabu li l-kanali Nav1.5 kienu regolati 'l isfel u nstabu arritmiji kardijaċi fl-annimali 111 .Barra minn hekk, familja ta 'kanali tal-joni mekkaniċi sensittivi, il-kanal potenzjali tar-riċettur temporanju (TRPC), intwera li huwa regolat minn α1-syntrophin fit-tessut kardijaku 113 u l-inibizzjoni TRPC6 intwera li ttejjeb l-arritmiji fil-mudell tal-ġurdien DMD112.Żieda fl-attività TRPC6 fid-DMD ġiet irrappurtata li tirriżulta f'arritmiji kardijaċi, li huma meħlusa meta kkombinati ma' PKG 112.Mekkanikament, it-tnaqqis tad-distrofina jippromwovi influss ta '[Ca2+]i ikkaġunat minn stretch li jaġixxi 'l fuq minn TRPC6 biex jattivah, kif muri f'kardjomijoċiti u ċelluli vaskulari tal-muskoli lixxi112,114.L-iperattivazzjoni ta 'TRPC6 biex tistira tagħmilha mechanosensor maġġuri u mira terapewtika potenzjali f'DMD112,114.
Telf ta 'distrofina jwassal għal liżi jew soppressjoni mmarkata tal-kumpless DGC kollu, b'telf sussegwenti ta' ħafna funzjonijiet mechanoprotective u mechanotransduction, li jirriżulta fil-fenotip katastrofiku li jidher fit-tessut tal-muskolu strijat fid-DMD.Għalhekk, jista' jkun raġonevoli li jiġi kkunsidrat li l-RSKs jaħdmu flimkien u li l-komponenti individwali huma dipendenti fuq il-preżenza u l-funzjonament ta' komponenti oħra.Dan hu veru speċjalment għad-dystrophin, li jidher li huwa meħtieġ għall-assemblaġġ u l-lokalizzazzjoni tal-kumpless sarcolemma fil-kardjomijoċiti.Kull komponent għandu rwol uniku biex jikkontribwixxi għall-istabbilizzazzjoni ġenerali tas-sarcolemma, il-lokalizzazzjoni ta 'proteini aċċessorji ewlenin, ir-regolamentazzjoni tal-kanali tal-joni u l-espressjoni tal-ġeni, u t-telf ta' proteina waħda fid-DGC iwassal għal disregolazzjoni tal-mijokardju kollu.
Kif muri hawn fuq, ħafna proteini DGC huma involuti fil-mechanotransduction u s-sinjalar, u d-dystrophin huwa partikolarment adattat għal dan ir-rwol.Jekk DGC jinsab fil-kustilji, dan jikkonferma l-opinjoni li jipparteċipa fil-mechanotransduction flimkien mal-integrini.Għalhekk, DGCs fiżikament jgħaddu minn trasferiment ta 'forza anisotropika u jipparteċipaw f'arranġament mill-ġdid mekkaniku u ċitoskeletali tal-mikroambjent intraċellulari, konsistenti mal-mudell ta' tensegrity.Barra minn hekk, Dp427m iżomm il-forzi bijomekkaniċi deħlin billi jespandi r-repetizzjonijiet tal-ispettrina fi ħdan id-dominju ċentrali ċentrali tiegħu, u b'hekk jaġixxi bħala mechanoprotector billi jżomm forza ta 'tkeċċija ta' 25 pN fuq medda estiża ta '800 nm.Billi tinqasam, id-dystrophin huwa kapaċi "buffer" il-forza ta 'kontrazzjoni-rilassament prodotta mill-kardjomijoċiti10.Minħabba d-diversità ta 'proteini u fosfolipidi li jinteraġixxu ma' dominji ripetuti ta 'l-ispektrin, huwa interessanti li wieħed jispekula jekk it-tidwir tar-repetizzjoni ta' l-ispektrin ibiddilx il-kinetika ta 'irbit ta' proteini mekanosensittivi b'mod simili għal dak ta 'talin116,117,118.Madankollu, dan għadu ma ġiex determinat u hija meħtieġa aktar investigazzjoni.