Modulação da miosina pela proteína de ligação à miosina cardíaca

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 4337 (2022) Citar este artigo

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A proteína C de ligação à miosina cardíaca (cMyBP-C) é um importante regulador da função sarcomérica. A fosforilação reduzida de cMyBP-C tem sido associada ao comprometimento da contratilidade em pacientes com insuficiência cardíaca. Aqui, usamos os peptídeos cMyBP-C 302A e 302S publicados anteriormente, substitutos da serina regulatória do local de fosforilação 302, como uma ferramenta para determinar os efeitos da modulação do estado de desfosforilação de cMyBP-C na contração e relaxamento cardíacos na insuficiência cardíaca experimental (IC ) modelos in vitro. Ambos os peptídeos aumentaram a contratilidade das fibras musculares papilares isoladas de um modelo de camundongo que expressa a fosfoablação cMyBP-C (cMyBP-CAAA) constitutivamente. O peptídeo 302A, em particular, também pode melhorar a taxa de redesenvolvimento de força (ktr) em fibras musculares papilares de camundongos cMyBP-CAAA (alaninas não fosforiladas). Consistente com os achados acima, ambos os peptídeos aumentaram as taxas de ATPase em miofibrilas isoladas de ratos com infarto do miocárdio (IM), mas não de ratos falsos. Além disso, no modelo de camundongo cMyBP-CAAA, ambos os peptídeos melhoraram as taxas de hidrólise de ATPase. Essas alterações não foram observadas em camundongos não transgênicos (NTG) ou ratos sham, indicando os efeitos específicos desses peptídeos na regulação do estado de desfosforilação de cMyBP-C nas condições patológicas da IC. Juntos, esses estudos demonstram que a modulação do estado de desfosforilação de cMyBP-C pode ser uma abordagem terapêutica para melhorar a função da miosina, a contratilidade do sarcômero e o relaxamento após um evento cardíaco adverso. Portanto, direcionar o cMyBP-C poderia potencialmente melhorar o desempenho cardíaco geral como um complemento aos medicamentos de tratamento padrão em pacientes com IC.

A proteína C de ligação à miosina cardíaca (cMyBP-C) é uma proteína de filamento espesso sarcomérico de 140 kDa que se localiza em intervalos regulares na zona C do sarcômero para regular a estrutura e função do sarcômero no coração1,2. A regulação de cMyBP-C surge de três sítios de fosforilação no domínio M e da interação de sua região N-terminal com miosina e actina3,4. Enquanto cMyBP-C é altamente fosforilado em condições fisiológicas normais, seus níveis de fosforilação caem em estados de doença5. Isso pode ser observado tanto em modelos pré-clínicos de insuficiência cardíaca (IC) quanto, clinicamente, em pacientes com cardiomiopatia hipertrófica (CMH), IC ou fibrilação atrial6. Apesar dos claros benefícios de direcionar o cMyBP-C, nenhum medicamento está atualmente disponível para modificar diretamente o cMyBP-C desfosforilado para melhorar a função cardíaca.

Proteínas cMyBP-C humanas e de camundongos têm três locais principais de fosforilação, mais de 17 locais no total7,8. Estes estão localizados no domínio M no terminal N da molécula e todos estão ausentes da isoforma do músculo esquelético9. A região do N-terminal liga-se ao segmento S2 da miosina, próximo ao domínio do braço de alavanca10,11. Essa interação pode ser regulada dinamicamente pela fosforilação/desfosforilação de cMyBP-C. Sob condições fisiológicas, o cMyBP-C fosforilado facilita a ativação da ciclagem de ponte cruzada, amarrando os filamentos sarcoméricos grossos e finos12. No entanto, quando o cMyBP-C desfosforila em condições de doença, ele interage fortemente com a miosina, evitando assim sua interação geradora de força com a actina13,14,15. Da mesma forma, a clivagem catalítica da região N-terminal de cMyBP-C durante o IM reduz o número de sítios de fosforilação, levando a contratilidade e função cardíacas deprimidas16.

Estudos anteriores determinaram a necessidade e suficiência da fosforilação de cMyBP-C para regular a função cardíaca normal17,18,19,20. Esses estudos usaram camundongos transgênicos específicos para coração (TG) expressando cMyBP-C fosfo-ablatado em sítios Ser-273-Ala/Ser-282-Ala/Ser-302-Ala (AAA) ou cMyBP-C fosfomimético em Ser- 273-Asp/Ser-282-Asp/Ser-302-Asp (DDD) em comparação com camundongos de controle não transgênicos (NTG). Portanto, para direcionar terapeuticamente o cMyBP-C para melhorar a função cardíaca após um evento cardíaco adverso, usamos modelos pré-clínicos, conforme relatado na literatura. No primeiro modelo, todos os três sítios de fosforilação da serina (273, 282 e 302) foram mutados para alaninas não fosforiláveis ​​(AAA)18. Em outro modelo, eles foram mutados para ácidos aspárticos fosfomiméticos (DDD)19 para imitar o estado fisiológico do coração. A substituição de AAA resultou em função cardíaca deprimida de forma que a proteína não conseguiu resgatar o fenótipo nulo cMyBP-C18, enquanto a substituição DDD foi capaz de resgatar o fenótipo nulo cMyBP-C19. O camundongo transgênico expresso cMyBP-C de tipo selvagem serviu como controles NTG.