| Аннотация |
Тропониновый комплекс включает в себя 3 субъединицы – C, I и T, каждая из которых в скелетной мышце представлена быстрой или медленной изоформами. Традиционно считается, что в быстрых скелетных мышцах тропонин представлен быстрыми изоформами субъединиц C, I и T, а для медленных мышц характерны медленные изоформы. Однако исследования показывают, что в здоровой мышце соотношение быстрых и медленных изоформ различно для каждой субъединицы, и эта разница увеличивается при патологических состояниях или воздействиях, вызывающих переход от медленных к быстрым мышечным волокнам или наоборот. Это указывает на наличие гибридных молекул тропонина, состоящих из быстрых и медленных изоформ разных субъединиц внутри одного тропонинового комплекса.
Данные о влиянии на сократимость и кальциевую регуляцию мышцы существуют только для «быстрого» и «медленного» тропонина, а влияние гибридных тропониновых комплексов остается неизвестным. А поскольку тропониновый комплекс играет важнейшую роль в запуске и регуляции мышечного сокращения, то исследование механизмов функционирования гибридных тропониновых комплексов важно не только с фундаментальной точки зрения, но и с практической, например, для развития эффективных терапевтических стратегий поддержания функции быстрых скелетных мышц при спинальной мышечной атрофии, боковом амиотрофическом склерозе и других заболеваниях.
Для лечения этих заболеваний были разработаны активаторы быстрого скелетного тропонина – тираземтив и рельдеземтив (Reldesemtiv, Cytokinetics), которые, связываясь с тропониновым комплексом, увеличивают чувствительность к кальцию и повышают силу сокращения мышцы. Cчитается, что оба препарата селективны именно к быстрому тропонину и не оказывают влияние на медленный тропонин. Однако какое влияние эти препараты могут оказывать на гибридные тропониновые комплексы неизвестно.
Целью Проекта является исследование вклада быстрых и медленных изоформ субъединиц скелетного тропонина, в том числе в составе гибридных тропониновых комплексов, в механические характеристики и кальциевую регуляцию актин-миозинового взаимодействия в норме и при воздействии рельдеземтива – наиболее перспективного активатора быстрого скелетного тропонина.
На первом этапе Проекта (2025 год) впервые в мире планируется исследование вклада быстрых и медленных изоформ субъединиц скелетного тропонина в характеристики актин-миозинового взаимодействия, а именно – силу, скорость, кальциевую регуляцию и процессы кооперативности. Для этого, с помощью искусственной подвижной системы будет исследовано взаимодействие миозина с тонким филаментом, содержащем актин, тропомиозин и быстрые, медленные или гибридные тропониновые комплексы, в том числе при воздействии рельдеземтива. Планируется также исследовать дозозависимые эффекты влияния рельдеземтива на характеристики актин-миозинового взаимодействия.
На втором этапе (2026 год) предполагается провести пилотное исследование влияния рельдеземтива на скелетную мышцу на различных уровнях – от единичных молекул до целой клетки. Планируется исследовать методом оптической ловушки изгибную жесткость тонкого филамента, амплитуду и длительность шага миозина при воздействии рельдеземтивом, в присутствии быстрых, медленных и гибридных тропониновых комплексов. Также планируется исследовать характеристик сокращения одиночных скинированных волокон скелетной мышцы: напряжение волокна и его кальциевую зависимость, жесткость волокна и ее кальциевую зависимость при воздействии рельдеземтива.
Для успешного выполнения Проекта создан новый коллектив, включающий высококвалифицированных сотрудников Института иммунологии и физиологии УрО РАН, владеющих уникальными методиками изучения мышц, и студентов Уральского федерального университета направления «Медицинская биохимия», владеющих широким спектром различных методик и обладающих необходимыми знаниями для постановки новой методики, связанной с исследованием нового для группы объекта – тропонинового комплекса.
|
