Аз пӯлоди зангногир 347 / 347H Қубурҳои кафшершуда ҷузъи гемикӣ, Нақши комплексҳои гликопротеинҳои дистрофин дар механиконии ҳуҷайраҳои мушакҳо

Ташаккур ба шумо барои боздид аз Nature.com.Шумо версияи браузерро бо дастгирии маҳдуди CSS истифода мебаред.Барои таҷрибаи беҳтарин, мо тавсия медиҳем, ки шумо браузери навшударо истифода баред (ё Ҳолати мутобиқатро дар Internet Explorer хомӯш кунед).Илова бар ин, барои таъмини дастгирии доимӣ, мо сайтро бе услубҳо ва JavaScript нишон медиҳем.
Слайдерҳо се мақоларо дар як слайд нишон медиҳанд.Барои гузаштан дар слайдҳо тугмаҳои қафо ва ояндаро истифода баред ё тугмаҳои контролери слайдро дар охири ҳар як слайд ҳаракат кунед.

Дистрофин протеини асосии комплекси дистрофин-гликопротеин (DGC) дар мушакҳои скелетӣ ва кардиомиоцитҳо мебошад.Дистрофин ситоскелети актинро ба матритсаи берун аз ҳуҷайра (ECM) мепайвандад.Шикофии робитаи байни матритсаи берун аз ҳуҷайра ва ситоскелети дохили ҳуҷайра метавонад барои гомеостазии ҳуҷайраҳои мушакҳои скелетӣ оқибатҳои харобиовар дошта, боиси як қатор дистрофияҳои мушакҳо гардад.Илова бар ин, аз даст додани DGC-ҳои функсионалӣ ба кардиомиопатияи прогрессивии дилатӣ ва марги бармаҳал оварда мерасонад.Дистрофин ҳамчун чашмаи молекулавӣ амал мекунад ва DHA дар нигоҳ доштани тамомияти сарколемма нақши калидӣ мебозад.Гузашта аз ин, далелҳои пайвастани DGC ба сигнализатсияи механикӣ ҷамъ мешаванд, гарчанде ки ин нақш ба қадри кофӣ дарк нашудааст.Ин мақолаи барраси ҳадафи пешниҳоди назари муосири DGC ва нақши онҳо дар механикотрансдуксия мебошад.Мо аввал муносибати мураккаби байни механикаи ҳуҷайраҳои мушакҳо ва функсияро муҳокима мекунем ва сипас тадқиқоти охиринро дар бораи нақши комплекси гликопротеинҳои дистрофин дар механикотрансдуксия ва нигоҳдории якпорчагии биомеханикии ҳуҷайраҳои мушакҳо баррасӣ мекунем.Ниҳоят, мо адабиёти кунуниро дида мебароем, то бифаҳмем, ки чӣ тавр сигнали DGC бо роҳҳои механикии сигнализатсия мепайвандад, то нуқтаҳои эҳтимолии дахолати ояндаро бо таваҷҷӯҳи махсус ба кардиомиопатия нишон диҳанд.
Ҳуҷайраҳо бо микромуҳити худ дар иртибототи доимӣ ҳастанд ва муколамаи дуҷонибаи байни онҳо барои тафсир ва ҳамгироии иттилооти биомеханикӣ зарур аст.Биомеханика рӯйдодҳои асосии минбаъдаро (масалан, азнавсозии ситоскелетӣ) тавассути назорати фенотипи умумии ҳуҷайра дар фазо ва вақт назорат мекунад.Дар маркази ин раванд дар кардиомиоцитҳо минтақаи қаҳваранг ҷойгир аст, ки дар он сарколемма ба саркомера, ки аз комплексҳои интегрин-талин-винкулин ва дистрофин-гликопротеин (DGC) иборат аст, пайваст мешавад.Ин пайвастагиҳои фокусии дискретӣ (FA) ба ситоскелети дохили ҳуҷайра пайваст мешаванд, як қатор тағйироти биомеханикӣ ва биохимиявии ҳуҷайраҳоро паҳн мекунанд, ки фарқият, паҳншавӣ, органогенез, муҳоҷират, пешравии бемориҳо ва ғайраро назорат мекунанд.Табдил додани қувваҳои биомеханикӣ ба тағйироти биохимиявӣ ва/ё (эпи) генетикӣ ҳамчун механотрансдуксия1 маълум аст.
Ресептори трансмембрании интегрин 2 кайҳо боз маълум аст, ки матритсаи берун аз ҳуҷайраро дар ҳуҷайраҳо ҷойгир мекунад ва сигнализатсияи дохилӣ ва беруниро миёнарав мекунад.Дар баробари интегринҳо, DGCҳо ECM-ро ба ситоскелет мепайвандад ва дар байни берун ва дохили ҳуҷайра робитаи муҳимро барқарор мекунанд3.Дистрофини пурра (Dp427) пеш аз ҳама дар мушакҳои дил ва скелет ифода мешавад, вале дар бофтаҳои системаи марказии асаб, аз ҷумла торҳои чашм ва бофтаи Пуркинье низ мушоҳида мешавад4.Тахмин меравад, ки мутатсия дар интегринҳо ва DGC сабабҳои дистрофияи мушакҳо ва кардиомиопатияи прогрессивии дилататсионӣ (DCM) мебошанд (Ҷадвали 1)5,6.Махсусан, мутатсияҳои DMD, ки протеини марказии дистрофини DGC-ро рамз мекунанд, боиси дистрофияи мушакҳои Дюшен (DMD) мешаванд7.DGC аз якчанд зеркомплексҳо иборат аст, аз ҷумла α- ва β-дистрогликан (α/β-DG), саркогликан-спанин, дистрофин ва дистрофин 8.
Дистрофин як протеини ситоскелетӣ мебошад, ки аз ҷониби DMD (Xp21.1-Xp22) рамзгузорӣ шудааст, ки дар нигоҳ доштани DGC нақши марказӣ мебозад.DGC якпорчагии сарколемма, мембранаи плазмаи бофтаи мушакҳои рахдорро нигоҳ медорад.Дистрофин минбаъд осеберо, ки дар натиҷаи ихтисоршавӣ ба амал омада, ҳамчун пружаи молекулавӣ ва девори молекулавӣ амал мекунад, суст мекунад9,10.Дистрофини мукаммал вазни молекулавии 427 кДа дорад, аммо аз сабаби бисёр промоутерҳои дохилӣ дар DMD, якчанд изоформҳои буридашудаи табиатан пайдо мешаванд, аз ҷумла Dp7111.
Нишон дода шудааст, ки протеинҳои иловагӣ ба дистрофин локализатсия шудаанд, аз ҷумла механотрансдукторҳои ҳақиқӣ ба монанди синтазаи оксиди азотии нейронӣ (nNOS), протеини ҳассосиятшуда (YAP) ва кавеолин-3, ки аз ин рӯ ҷузъҳои муҳими сигнализатсияи ҳуҷайра мебошанд.Пайвастҳои 12, 13, 14. Илова ба адгезия, як механизми ҳуҷайравӣ, ки бо таъсири мутақобилаи байни ҳуҷайраҳо ва матритса алоқаманд аст, ки аз интегринҳо ва ҳадафҳои поёноби онҳо ташаккул ёфтаанд, ин ду комплекс интерфейси байни “дарун” ва “берун”-и ҳуҷайраро ифода мекунанд. .Муҳофизати ин адгезияҳои фокусӣ аз нобудшавии ғайримуқаррарӣ барои рафтор ва зинда мондани ҳуҷайра муҳим аст.Илова бар ин, маълумотҳо тасдиқ мекунанд, ки дистрофин як модулятори каналҳои ионҳои механикӣ, аз ҷумла каналҳои фаъолшуда, махсусан каналҳои навъи Ca2+ ва каналҳои TRPC 15 мебошад.
Гарчанде ки дистрофин барои вазифаи гомеостатикии ҳуҷайраҳои мушакҳои рахдор муҳим аст, механизмҳои дақиқи дастгирӣ камтар возеҳанд, махсусан нақши дистрофин ва қобилияти он ҳамчун механизми механикӣ ва муҳофизаткунандаи механикӣ.Аз сабаби гум шудани дистрофин, якчанд саволҳои беҷавоб ба миён омаданд, аз ҷумла: оё сафедаҳои механикӣ ҳассос ба монанди YAP ва AMPK ба сарколемма нодуруст ҷойгир шудаанд;Оё бо интегринҳо, ҳолатҳое вуҷуд доранд, ки метавонанд ба механиконии ғайримуқаррарӣ оварда расонанд?Ҳамаи ин хусусиятҳо метавонанд ба фенотипи шадиди DCM дар беморони гирифтори DMD мусоидат кунанд.
Илова бар ин, робитаи тағирот дар биомеханикаи ҳуҷайра бо фенотипи умумии DMD дорои оқибатҳои муҳими клиникӣ мебошад.DMD як дистрофияи мушакҳои ба X алоқаманд аст, ки ба 1:3500-5000 мардон таъсир мерасонад, ки бо талафоти барвақти ҳаракат (<5 сол) ва DCM прогрессивӣ бо пешгӯии хеле бадтар аз DCM-и этиологияҳои дигар тавсиф мешавад16,17,18.
Биомеханикаи талафоти дистрофин пурра тавсиф нашудааст ва дар ин ҷо мо далелҳои тасдиқкунандаи мафҳумро баррасӣ мекунем, ки дистрофин воқеан нақши механикопротекторӣ, яъне нигоҳ доштани якпорчагии сарколеммаро мебозад ва дар механотрансдуксия муҳим аст.Илова бар ин, мо далелҳоеро баррасӣ кардем, ки алоқаи муҳимро бо интегринҳо нишон медиҳанд, махсусан ламинини α7β1D дар ҳуҷайраҳои мушакҳои рахдор.
Воридшавӣ ва несткунӣ барои шумораи зиёди мутатсияҳо дар DMD масъуланд ва 72% мутатсияҳо дар натиҷаи чунин мутатсияҳо19 ба амал меоянд.Аз ҷиҳати клиникӣ, DMD дар кӯдакӣ (≤5 сола) бо гипотония, аломати мусбати Гоуэр, пешрафти таъхири тағиротҳои вобаста ба синну сол, ақибмонии ақл ва атрофиёни мушакҳои скелетӣ зоҳир мешавад.Таърихи норасоии роҳи нафас сабаби асосии марги беморони DMD буд, аммо беҳтар шудани нигоҳубини дастгирӣ (кортикостероидҳо, фишори доимии мусбати роҳи нафас) давомнокии умри ин беморонро зиёд кард ва синну соли миёнаи беморони DMD пас аз соли 1990 таваллудшуда 28,1 сол аст 20 ,21 ..Аммо, бо зиёд шудани зиндамонии беморон, пешгӯии DCM-и прогрессивӣ дар муқоиса бо дигар кардиомиопатияҳо16 ба таври назаррас бадтар мешавад, ки ба норасоии дил дар марҳилаи ниҳоӣ оварда мерасонад, ки дар айни замон сабаби асосии марг мебошад, ки тақрибан 50% фавти DMD-ро ташкил медиҳад17,18.
DCM-и прогрессивӣ бо зиёдшавии васеъшавии меъдачаҳои чап ва мувофиқат, тунукшавии меъдачаҳо, зиёдшавии инфилтратсияи фиброравғанӣ, коҳиши функсияи систоликӣ ва зиёдшавии басомади аритмияҳо тавсиф мешавад.Дараҷаи DCM дар беморони гирифтори DMD дар давраи охири наврасӣ (90% то 18 сола) қариб универсалӣ аст, аммо тақрибан дар 59% беморони то 10 сола мавҷуд аст8,22.Ҳалли ин масъала хеле муҳим аст, зеро фраксияи ихроҷи меъдачаи чап мунтазам бо суръати 1,6% дар як сол коҳиш меёбад23.
Аритмияҳои дил дар беморони гирифтори DMD, махсусан тахикардияи синусӣ ва тахикардияи меъдачаҳо маъмуланд ва сабаби марги ногаҳонии дил мебошанд22.Аритмияҳо натиҷаи инфилтратсияи фиброравғанӣ мебошанд, махсусан дар меъдачаи чапи зерибазаалӣ, ки гардиши бозгашт, инчунин дисфунксияи коркарди [Ca2+]i ва халалдоршавии канали ионҳоро халалдор мекунад24,25.Эътироф кардани зуҳуроти клиникии дил муҳим аст, зеро стратегияҳои барвақти табобат метавонанд фарорасии DCM-и шадидро ба таъхир гузоранд.
Муҳимияти табобати дисфунксияи дил ва бемории мушакҳои скелетӣ дар як таҳқиқоти ҷолиб нишон дода шудааст, ки модели муши DMD бо номи mdx26 барои омӯзиши таъсири беҳтар кардани бофтаи мушакҳои скелет бидуни ҳалли мушкилоти аслии дил дар DMD истифода шудааст.Дар ин ҷо, муаллифон пас аз беҳбуди мушакҳои скелет афзоиши парадоксалии 5-каратаи дисфунксияи дилро нишон доданд ва мушҳо дар фраксияи хориҷшавӣ26 коҳиши назаррас доштанд.Функсияи мукаммали мушакҳои скелет имкон медиҳад, ки фаъолияти баландтари ҷисмонӣ ба миокард фишори бештар ворид кунад ва онро ба ихтилоли умумӣ бештар осебпазир созад.Ин аҳамияти табобати беморони DMD-ро дар маҷмӯъ таъкид мекунад ва танҳо аз табобати мушакҳои скелетӣ огоҳӣ медиҳад.
DGCs якчанд вазифаҳои иловагиро иҷро мекунанд, аз ҷумла, устувории сохтории сарколеммаро таъмин мекунанд, ба девори молекулавӣ табдил меёбанд, ки ҳамчун як пайванди сигналӣ амал мекунанд, каналҳои ионҳои механикӣ ҳассос, ядрои механиконии кӯзаро танзим мекунанд ва дар интиқоли қувваи паҳлуӣ дар минтақаи сарколемма иштирок мекунанд. қабурғаҳо (расми 1б)..Дистрофин дар ин қобилият нақши марказиро мебозад ва аз сабаби мавҷудияти промоутерҳои зиёди дохилӣ, якчанд изоформаҳои гуногун мавҷуданд, ки ҳар кадоме дар бофтаҳои гуногун нақши гуногун мебозанд.Ифодаи дифференсиалии бофтаи изоформҳои гуногуни дистрофин ақидаро дастгирӣ мекунад, ки ҳар як изоформ нақши гуногун мебозад.Масалан, бофтаи дил дарозии пурра (Dp427m) ва инчунин кӯтоҳтари изоформаи Dp71m-и дистрофинро ифода мекунад, дар ҳоле ки бофтаи скелет танҳо аз ҳардуи аввалро ифода мекунад.Мушохидаи роли хар як подтип на танхо вазифаи физиологии он, балки патогенези дистрофияи мушакхоро низ ошкор кардан мумкин аст.
Намоиши схематикии дистрофини пурра (Dp427m) ва изоформаи хурдтари буридашудаи Dp71.Дистрофин дорои 24 такрори спектри бо чор ҳалқа ҷудошуда, инчунин домени ҳатмии актин (ABD), домени аз систеин бой (CR) ва терминали C (CT) мебошад.Шарикони асосии ҳатмӣ, аз ҷумла микротубулҳо (МТ) ва сарколемма муайян карда шудаанд.Бисёр изоформаҳои Dp71 мавҷуданд, Dp71m ба бофтаи мушакҳо ва Dp71b ба изоформаи бофтаи асаб ишора мекунанд.Аз ҷумла, Dp71f ба изоформаи ситоплазмии нейронҳо дахл дорад.б Комплекси дистрофин-гликопротеин (DHA) дар сарколемма дар маҷмӯъ ҷойгир аст.Қувваҳои биомеханикӣ байни ECM ва F-актин мегузаранд.Ба муколамаи эҳтимолии байни DGCҳо ва адгезияи интегрин таваҷҷӯҳ кунед, Dp71 метавонад дар пайвастагиҳои фокусӣ нақш бозад.Бо Biorender.com сохта шудааст.
DMD дистрофияи мушакҳои маъмултарин аст ва дар натиҷаи мутатсия дар DMD ба вуҷуд меояд.Аммо, барои пурра қадр кардани фаҳмиши ҳозираи мо дар бораи нақши антидистрофин, муҳим аст, ки онро дар контексти DGC дар маҷмӯъ ҷойгир кунем.Ҳамин тариқ, дигар сафедаҳои таркибӣ ба таври мухтасар тавсиф карда мешаванд.Таркиби сафедаи DGC дар охири солҳои 1980-ум бо таваҷҷӯҳ ба дистрофин омӯхта шуд.Koenig27,28, Hoffman29 ва Ervasti30 бо муайян кардани дистрофин, сафедаи 427 кДа дар мушакҳои рахдор31 кашфи муҳиме карданд.
Баъдан, зеркомплексҳои дигар бо дистрофин, аз ҷумла саркогликан, зеркомплекси трансмембрании дистрофин, дисбревин ва синтрофинҳо8 алоқаманданд, ки якҷоя модели кунунии DGC-ро ташкил медиҳанд.Дар ин бахш аввал далелҳои нақши DGC дар дарки механикосенсорӣ ҳангоми баррасии муфассали ҷузъҳои алоҳида паҳн карда мешаванд.
Изоформи пурраи дистрофини дар бофтаи мушакҳои рахдор мавҷуд аст Dp427m (масалан, “m” барои мушакҳо барои фарқ кардани он аз майна) ва сафедаи калони асошакл буда, чаҳор домени функсионалӣ дар зери сарколеммаи кардиомиоцитҳо, бахусус дар минтақаи қаҳваранг ҷойгир аст. 29, 32. Dp427m, ки бо гени DMD дар Xp21.1 рамзгузорӣ шудааст, аз 79 экзон дар 2,2 мегабаза тавлидшуда иборат аст ва аз ин рӯ бузургтарин ген дар геноми мост8.
Якчанд промоутерҳои дохилӣ дар DMD изоформҳои сершумори буридашудаи дистрофинро ба вуҷуд меоранд, ки баъзеи онҳо ба бофта хосанд.Дар муқоиса бо Dp427m, Dp71m ба таври назаррас бурида шудааст ва домени такрории спектр ё домени N-терминали ABD надорад.Аммо, Dp71m сохтори ҳатмии C-терминалиро нигоҳ медорад.Дар кардиомиоцитҳо нақши Dp71m норавшан аст, аммо нишон дода шудааст, ки он дар найчаҳои Т локализатсия карда шудааст, ки он метавонад ба танзими пайванди ҳаяҷонбахшии 33,34,35 кӯмак кунад.Ба маълумоти мо, кашфи охирини Dp71m дар бофтаи дил таваҷҷӯҳи кам ба даст овард, аммо баъзе тадқиқотҳо нишон медиҳанд, ки он бо каналҳои ионҳои фаъолшуда алоқаманд аст ва Масубучӣ пешниҳод кардааст, ки он метавонад дар танзими nNOS33 нақш бозад., 36. Дар ин кор, Dp71 дар нейрофизиология ва тадқиқоти тромбоситҳо, соҳаҳое, ки метавонанд дар бораи нақш дар кардиомиоцитҳо фаҳмиш диҳанд, таваҷҷӯҳи зиёд ба даст овард37,38,39.
Дар бофтаи асаб изоформаи Dp71b асосан ифода карда мешавад, ки 14 изоформа гузориш дода шудааст38.Нобудшавии Dp71b, як танзимгари муҳими каналҳои калийи аквапорин 4 ва Кир4.1 дар системаи марказии асаб нишон дода шудааст, ки гузариши монеаи хун-мағзи сарро тағир медиҳад40.Бо назардошти нақши Dp71b дар танзими каналҳои ион, Dp71m метавонад дар кардиомиоцитҳо нақши шабеҳро бозад.
Мавҷудияти DGC дар ганглияҳои қаҳваранг фавран нақшро дар механикотрансдуксия нишон медиҳад ва дар ҳақиқат нишон дода шудааст, ки он бо комплексҳои интегрин-талин-винкулин 41 якҷоя ҷойгир мешавад.Гузашта аз ин, бо назардошти он, ки сегменти косталӣ дар маркази механиконии transverse аст, локализатсияи Dp427m дар ин ҷо нақши онро дар муҳофизати ҳуҷайраҳо аз осеби конструксия нишон медиҳад.Ғайр аз он, Dp427m бо актин ва ситоскелети микротубула ҳамкорӣ мекунад ва ба ин васила робитаи байни муҳити дохили ҳуҷайра ва матритсаи берун аз ҳуҷайраро ба итмом мерасонад.
N-терминуси дорои домени ҳатмии актин 1 (ABD1) аз ду домени гомологии калмодулин (CH) иборат аст, ки барои ҳамкорӣ бо F-актин ва лангар кардани изоформи γ-актин ба сарколемма лозиманд42,43.Дистрофин метавонад ба часпакии умумии кардиомиоцитҳо тавассути пайвастшавӣ ба ситоскелети субсарколеммалӣ мусоидат кунад ва ҷойгиршавии он дар ганглияи қаҳваранг иштироки онро дар механикотрансдуксия ва инчунин механикӣ муҳофизат мекунад44,45.
Домени марказии марказӣ аз 24 сафедаи такрорӣ ба спектр иборат аст, ки ҳар яки онҳо тақрибан 100 боқимондаи кислотаи аминокислотаҳо мебошанд.Такрори спектр бо чор домени ҳалқа печида, ба сафеда чандирӣ ва дараҷаи баланди васеъшавӣ медиҳад.Такрори спектри дистрофин метавонад дар доираи физиологии қувваҳо (15-30 pN), ки аз 21 нм то 84 нм тӯл мекашад, қувваҳое, ки барои кашиши миозин дастрасанд 46.Ин хусусиятҳои домени такрории спектр имкон медиҳанд, ки дистрофин ҳамчун амортизатори молекулавӣ амал кунад.
Асои марказии Dp427m ҷойгиршавии онро дар сарколемма, аз ҷумла тавассути таъсири мутақобилаи гидрофобӣ ва электростатикӣ бо фосфатидилсерин 47,48 таъмин мекунад.Ҷолиб он аст, ки ядрои марказии дистрофин бо фосфолипидҳои сарколемма дар бофтаҳои скелетӣ ва дил ба таври гуногун ҳамкорӣ мекунад, ки эҳтимолан шаклҳои гуногуни баҳорро инъикос мекунад.муҳим, дар ҳоле ки мушакҳои скелет низ бо R10-R1249 алоқаманданд.
Пайвастшавӣ ба ситоскелети γ-актин барои такрори спектри ABD2 минтақаи 11-17 лозим аст, ки аз пасмондаҳои аминокислотаи аминокислотаҳо иборат аст ва аз домени F-актин-ҳатмии CH фарқ мекунад.Микротубулҳо мустақиман бо домени асосии дистрофин мутақобила мекунанд, ин ҳамкорӣ боқимондаҳои такрори спектри 4-15 ва 20-23-ро талаб мекунад ва мавҷудияти анкирини В барои пешгирии ташаккули микротубулҳо дар ин макон зарур аст.Набудани қубурҳо 50,51,52.Тафовут байни микротубулҳо ва дистрофин нишон дода шудааст, ки патологияи DMD-ро тавассути афзоиши намудҳои реактивии оксиген (X-ROS) шадидтар мекунад.
Домени CR тавассути ankyrin B лангари дигари фосфолипидҳои сарколеммалӣ мебошад52.Ankyrin-B ва ankyrin-G барои локализатсияи қабурғаи дистрофин/DGC лозиманд ва набудани онҳо ба шакли сарколеммалии диффузии DGC52 оварда мерасонад.
Домени CR дорои домени ҳатмии WW мебошад, ки мустақиман бо мотиви ҳатмии PPxY-и β-DG ҳамкорӣ мекунад.Бо пайваст шудан ба комплекси дистрофин-гликан, дистрофин пайванди дохили ва берунии ҳуҷайраро ба анҷом мерасонад54.Ин робита барои мушакҳои рахдор хеле муҳим аст, зеро аз он шаҳодат медиҳад, ки вайроншавии алоқаи байни ECM ва дохили ҳуҷайра боиси дистрофияи мушакҳои ҳаёт маҳдуд мегардад.
Ниҳоят, домени CT як минтақаи хеле ҳифзшуда мебошад, ки чархаи печонидашударо ташкил медиҳад ва барои пайвастшавӣ ба α-дистробревин ва α1-,β1-синтрофинҳо муҳим аст55,56.α-дистробревин ба домени CT-и дистрофин пайваст мешавад ва муқовимати иловагиро ба дистрофин дар сарколемма таъмин мекунад57.
Ҳангоми инкишофи ҷанин ва ҳомила, утрофин дар бофтаҳои гуногун, аз ҷумла ҳуҷайраҳои эндотелия, бофтаи асаб ва бофтаи мушакҳои рахдор ба таври васеъ ифода меёбад58.Утрофин аз ҷониби UTRN, ки дар хромосомаи 6q ҷойгир аст, ифода карда мешавад ва як автологи дистрофин бо гомологияи сафедаи 80% мебошад.Ҳангоми инкишоф, утрофин дар сарколемма ҷойгир карда мешавад, аммо дар бофтаи мушакҳои рахдор пас аз таваллуд ба таври назаррас коҳиш меёбад, ки дар он ҷо он бо дистрофин иваз карда мешавад.Пас аз таваллуд, локализатсияи утрофин бо риштаҳо ва пайвастагиҳои асаб-мушакҳои мушакҳои скелет маҳдуд аст58,59.
Шарикони ҳатмии утрофин ба шарикони дистрофинҳо шабоҳат доранд, гарчанде ки баъзе фарқиятҳои калидӣ тавсиф шудаанд.Масалан, дистрофин бо β-DG тавассути домени WW худ мутақобила мекунад, ки онро домени ZZ (бо қобилияти пайваст кардани ду ионҳои руҳ номида шудааст) дар дохили минтақаи CT устувор мекунад, ки дар он боқимондаҳои кислотаи систеинӣ 3307-3354 барои ин ҳамкорӣ муҳиманд60 ., 61. Утрофин инчунин ба β-DG тавассути домени WW/ZZ мепайвандад, аммо боқимондаҳои дақиқи ин ҳамкорӣ аз пасмондаҳои дистрофин фарқ мекунанд (3307-3345 дар дистрофин ва 3064-3102 дар утрофин) 60,61.Муҳим он аст, ки пайвастшавии утрофин ба β-DG дар муқоиса бо дистрофин 61 тақрибан 2 маротиба камтар буд. Дистрофин бо F-актин тавассути такрори спектри 11-17 пайваст мешавад, дар ҳоле ки сайтҳои шабеҳи утрофин ҳатто бо F-актин пайваст шуда наметавонанд. консентратсияи баланд, вале метавонанд тавассути CH-доменҳои худ мутақобила.Амал 62,63,64.Ниҳоят, бар хилофи дистрофин, утрофин наметавонад ба микротубулҳо пайваст шавад51.
Аз ҷиҳати биомеханикӣ, такрори спектринҳои утрофин дар муқоиса бо дистрофин65 шакли муайяни кушодашаванда доранд.Утрофин-спектрин ҷойгиршавиро дар қувваҳои баландтар такрор мекунад, ки ба титин монанд аст, аммо дистрофин нест65.Ин ба маҳалли ҷойгиршавӣ ва нақши он дар интиқоли қувваи чандирии сахт дар пайвандҳои ришта мувофиқ аст, аммо метавонад утрофинро ба сифати чашмаи молекулавӣ дар қувваҳои буферӣ, ки бо кашишшавӣ ба вуҷуд омадаанд, камтар мувофиқ созад.Якҷоя гирифта, ин маълумотҳо нишон медиҳанд, ки қобилиятҳои механиконии интиқол ва механобуферӣ метавонанд дар ҳузури аз ҳад зиёд экспрессияи утрофин тағир дода шаванд, махсусан бо назардошти шарикон/механизмҳои гуногуни ҳатмӣ, аммо ин омӯзиши минбаъдаи таҷрибавиро талаб мекунад.
Аз нуқтаи назари функсионалӣ, далели он, ки утрофин ба дистрофин таъсири шабеҳ дорад, онро ҳадафи эҳтимолии табобат барои DMD месозад66,67.Дар асл, баъзе беморони DMD нишон дода шудаанд, ки утрофинро аз ҳад зиёд ифода мекунанд, эҳтимолан ҳамчун механизми ҷубронкунанда ва фенотип дар модели муш бо изофаи utrophin 68 бомуваффақият барқарор карда шудааст.Гарчанде ки болоравии утрофин як стратегияи эҳтимолии табобатӣ аст, баррасии фарқияти расмӣ ва функсионалии байни утрофин ва дистрофин ва фоидаи индуксияи ин аз ҳад зиёд бо маҳалли ҷойгиршавии дуруст дар баробари сарколемма стратегияи дарозмуддати утрофинро то ҳол норавшан месозад.Қобили зикр аст, ки интиқолдиҳандагони зан шакли мозаикии экспрессияи утрофинро нишон медиҳанд ва таносуби байни дистрофин ва утрофин метавонад ба дараҷаи кардиомиопатияи дилатӣ дар ин беморон таъсир расонад69, гарчанде моделҳои мурии интиқолдиҳандагон нишон доданд..
Зеркомплекси дистрогликан аз ду сафеда, α- ва β-дистрогликан (α-, β-DG) иборат аст, ки ҳарду аз гени DAG1 транскрипт карда мешаванд ва пас аз тарҷума ба ду сафедаи компонентӣ тақсим мешаванд 71.α-DG дар ҷанбаи берун аз ҳуҷайраҳои DGCs хеле гликозилизатсия карда мешавад ва мустақиман бо пасмондаҳои пролин дар ламинин α2, инчунин бо агрин72 ва пикакулин73 ва минтақаи CT/CR дистрофин73,74,75,76 ҳамкорӣ мекунад.Гликозилизатсияи бо O-пайвасташуда, махсусан пасмондаҳои серин, барои ҳамкории он бо ECM лозим аст.Роҳи гликозилизатсия ферментҳои зиёдеро дар бар мегирад, ки мутатсияҳояшон ба дистрофияи мушакҳо оварда мерасонад (ниг. ба ҷадвали 1).Ба онҳо O-mannosyltransferase POMT2, фукутин ва фукутин алоқаманд (FKRP), ду фосфотрансферазаи рибитол, ки фосфатҳои тандеми рибитолро ба гликани аслӣ илова мекунанд ва протеини LARGE1, ки ксилоза ва глюкозаро илова мекунанд, дохил мешаванд.Полисахариди кислотаи урони хатӣ, ки бо номи гликани матритса дар охири гликан маълум аст77.FKRP инчунин дар таҳия ва нигоҳдории ECM иштирок мекунад ва мутатсия дар он боиси кам шудани ифодаи ламинин α2 ва α-DG77,78,79 мегардад.Илова бар ин, FKRP инчунин метавонад ташаккули ламинаи базавӣ ва матритсаи берун аз ҳуҷайраи дилро тавассути фибронектини гликозилшуда 80 равона кунад.
β-DG дорои мотиви ҳатмии PPxY мебошад, ки бевосита YAP12-ро локализатсия ва секвестр мекунад.Ин бозёфти ҷолиб аст, зеро он маънои онро дорад, ки DGC сикли ҳуҷайраҳои кардиомиоцитро танзим мекунад.α-DH дар кардиомиоцитҳои навзод бо агрин ҳамкорӣ мекунад, ки ба барқароршавии дил ва лизиси DGC76 аз ҳисоби камолоти ҳуҷайра мусоидат мекунад.Вақте ки кардиомиоцитҳо ба камол мерасанд, ифодаи агрин ба фоидаи ламинин кам мешавад, ки гумон меравад, ки ба боздошти сикли ҳуҷайра мусоидат мекунад76.Морикава12 нишон дод, ки дукарата шикастани дистрофин ва салвадор, танзимгари манфии YAP, боиси гиперпролифератсияи кардиомиоцитҳо дар рудаи инфаркт мегардад.Ин ба идеяи ҳаяҷоновар оварда расонд, ки манипуляцияи YAP метавонад дар пешгирии талафоти бофтаҳо пас аз инфаркти миокард арзиши клиникӣ дошта бошад.Ҳамин тариқ, лизиси DGC-и аз ҷониби агрорин тавлидшуда метавонад меҳвареро нишон диҳад, ки ба фаъолсозии YAP имкон медиҳад ва роҳи эҳтимолии барқарорсозии дил мебошад.
Механикӣ, α- ва β-DG барои нигоҳ доштани таъсири мутақобила байни сарколемма ва қабати базавӣ 81 лозим аст.Ҳарду интегринҳои α-DG ва α7 ба тавлиди қувва дар ганглияи коставӣ мусоидат мекунанд ва аз даст додани α-DG боиси ҷудо шудани сарколемма аз ламинаи базавӣ мегардад ва бофтаи мушакҳои скелетро ба осеби аз сабаби кашишшавӣ осебпазир мегузорад.Тавре ки қаблан тавсиф карда шуда буд, комплекси дистрогликан гардиши умумии DGC-ро танзим мекунад, ки дар он пайвастшавӣ ба ламинини лигандӣ боиси фосфоризатсияи тирозини мотиви ҳатмии PPPY-и β-DG892 мегардад.Фосфоризатсияи тирозин дар ин ҷо ба ҷудошавии дистрофин мусоидат мекунад, ки маҷмӯи DGC-ро вайрон мекунад.Ин раванд аз ҷиҳати физиологӣ хеле танзимшаванда аст, ки дар дистрофияи мушакҳо мавҷуд нест82, гарчанде ки механизмҳои асосии назораткунандаи ин раванд пурра фаҳмида нашудаанд.
Нишон дода шудааст, ки дарозии даврӣ роҳҳои ERK1/2 ва AMPK-ро тавассути комплекси дистрофин ва плектини сафедаи алоқаманд фаъол мекунад83.Якҷоя, плектин ва дистрогликан на танҳо ҳамчун скафанд амал мекунанд, балки инчунин дар механикотрансдуксия иштирок мекунанд ва шикастани плектин боиси паст шудани фаъолияти ERK1/2 ва AMPK83 мегардад.Плектин инчунин ба десмини филаменти мобайнии ситоскелетӣ мепайвандад ва аз ҳад зиёди десмин нишон дода шудааст, ки фенотипи бемориро дар мушҳои mdx:desmin ва mdx, модели муши дукаратаи нокаутии DMD84 беҳтар мекунад.Бо ҳамбастагӣ бо β-DG, плектин бавосита DGC-ро ба ин ҷузъи ситоскелет мепайвандад.Илова бар ин, дистрогликан бо протеини омили афзоиш бо ретсепторҳои ҳатмӣ 2 (Grb2), ки маълум аст, ки дар таҷдиди ситоскелетҳо иштирок мекунад85 мутақобила мекунад.Нишон дода шудааст, ки фаъолсозии Рас тавассути интегрин тавассути Grb2 миёнаравӣ карда мешавад, ки метавонад роҳи потенсиалии байни интегринҳо ва DGC86-ро таъмин кунад.
Мутация дар генҳое, ки дар гликозилизатсияи α-DH иштирок мекунанд, боиси ба истилоҳ дистрофияи мушакҳо мегардад.Дистрогликанопатияҳо гетерогении клиникиро нишон медиҳанд, аммо асосан дар натиҷаи халалдор шудани таъсири мутақобилаи α-DG ва ламинин α277 ба вуҷуд меоянд.Дистрофигликанозҳое, ки дар натиҷаи мутатсияҳои ибтидоӣ дар DAG1 ба вуҷуд омадаанд, умуман хеле каманд, эҳтимол аз он сабаб, ки онҳо марговари ҷанин мебошанд87 ва ҳамин тавр зарурати робитаи ҳуҷайравӣ бо ECM-ро тасдиқ мекунанд.Ин маънои онро дорад, ки аксари бемориҳои гликании дистрофӣ дар натиҷаи мутатсияҳои дуюмдараҷаи сафеда, ки бо гликозилизатсия алоқаманданд, ба вуҷуд меоянд.Масалан, мутатсия дар POMT1 боиси синдроми бениҳоят вазнини Уокер-Варбург мегардад, ки бо аненцефалия ва ба таври назаррас кӯтоҳ шудани давомнокии умр (камтар аз 3 сол) хос аст88.Бо вуҷуди ин, мутатсияҳои FKRP асосан ҳамчун дистрофияи мушакҳои дасту пой (LGMD) зоҳир мешаванд, ки одатан (вале на ҳамеша) нисбатан сабук аст.Бо вуҷуди ин, мутатсияҳо дар FKRP як сабаби нодири WWS89 мебошанд.Дар FKRP бисёр мутатсияҳо муайян карда шудаанд, ки мутатсияи асосгузор (c.826>A) аксар вақт боиси LGMD2I90 мегардад.
LGMD2I як дистрофияи нисбатан сабуки мушакҳо мебошад, ки патогенези он ба вайрон кардани робитаи байни матритсаи берун аз ҳуҷайра ва ситоскелети дохили ҳуҷайра асос ёфтааст.Муносибати байни генотип ва фенотип дар беморони мутация дар ин генҳо камтар равшан аст ва воқеан ин консепсия ба дигар сафедаҳои DSC татбиқ мешавад.Чаро баъзе беморони мутацияи FKRP як фенотипи бемориро ба WWS нишон медиҳанд, дар ҳоле ки дигарон LGMD2I доранд?Ҷавоб ба ин савол метавонад дар он бошад, ки i) ба кадом марҳилаи роҳи гликозилизатсия мутация таъсир мерасонад ё ii) дараҷаи гипогликозилизатсия дар ҳама гуна марҳила.Гипогликозилизатсияи α-DG то ҳол метавонад ба як дараҷа таъсири мутақобила бо ECM имкон диҳад, ки дар натиҷа фенотипи умумӣ сабуктар мешавад, дар ҳоле ки ҷудошавӣ аз мембранаи таҳхона шиддати фенотипи бемориро зиёд мекунад.Дар беморони гирифтори LGMD2I низ DCM-ро инкишоф медиҳанд, гарчанде ки ин нисбат ба DMD камтар ҳуҷҷатгузорӣ шудааст, ки фавран фаҳмидани ин мутатсияҳоро дар заминаи кардиомиоцитҳо бармеангезад.
Зеркомплекси саркоспан-саркогликан ба ташаккули DHA мусоидат мекунад ва мустақиман бо β-DH ҳамкорӣ мекунад.Дар бофтаи дил чор саркогликанҳои якҷониба мавҷуданд: α, β, γ ва δ91.Ба наздикӣ тавсиф шудааст, ки мутатсияи нодурусти c.218C>T дар экзони 3-и гени SGCA ва ҳазфи қисман гетерозигота дар экзонҳои 7-8 боиси LGMD2D92.Аммо, дар ин ҳолат, муаллифон фенотипи дилро арзёбӣ накардаанд.
Гурӯҳҳои дигар дарёфтанд, ки SGCD дар моделҳои porcine93 ва mouse94 боиси кам шудани ифодаи сафеда дар зеркомплекси саркогликан мегардад, ки сохтори умумии DGC-ҳоро вайрон мекунад ва ба DCM оварда мерасонад.Илова бар ин, 19% ҳамаи беморони мутацияи SGCA, SGCB ё SGCG дар бораи кардиомиопатияи дилатӣ гузориш дода шудааст ва 25% ҳамаи беморон низ ба дастгирии роҳи нафас ниёз доранд95.
Мутацияҳои рецессивӣ дар саркогликан (SG) δ боиси камшавӣ ё тамоман набудани комплексҳои саркогликан ва аз ин рӯ DGC дар бофтаи дил мешаванд ва барои LGMD ва DCM96 алоқаманд масъуланд.Ҷолиб он аст, ки мутатсияҳои бартаридошта-манфӣ дар SG-δ ба системаи дилу рагҳо хосанд ва сабаби кардиомиопатияи оилавии дилатӣ мебошанд97.Мутатсияҳои бартаридошта-манфии SG-δ R97Q ва R71T нишон дода шудаанд, ки дар кардиомиоцитҳои каламуш бе вайроншавии назарраси умумии DGC98 устувор ифода карда мешаванд.Бо вуҷуди ин, ҳуҷайраҳои дил, ки ин мутатсияҳоро доранд, ба осеби сарколемма, гузаранда ва дисфунксияи механикӣ дар зери фишори механикӣ, ки бо фенотипи DCM98 мувофиқанд, осебпазиранд.
Саркоспан (SSPN) як тетраспанини 25 кДа аст, ки дар зеркомплекси саркогликан локализатсия шудааст ва ба ҳайси як протеин 99,100 хизмат мекунад.Ҳамчун як қабати сафеда, SSPN локализатсия ва гликозилизатсияи α-DG99,101-ро мӯътадил мекунад.Аз ҳад зиёди SSPN дар моделҳои муш муайян карда шудааст, ки пайвастагии байни мушакҳо ва ламинин 102 зиёд карда шавад.Илова бар ин, SSPN нишон дода шудааст, ки бо интегринҳо ҳамкорӣ мекунад, ки дараҷаи байни ду комиссари қабурға, DGC ва сохтори гликопротеини интегрин-талин-винкулинро нишон медиҳад100,101,102.Нокаунти SSPN инчунин боиси афзоиши α7β1 дар мушакҳои скелетии муш гардид.
Тадқиқоти охирин нишон дод, ки экспрессияи аз ҳад зиёди саркоспан камолот ва гликозилизатсияи α-DG-ро дар бофтаи дил новобаста аз шикастани галактосиламинотрансфераза 2 (Galgt2) дар модели муши mdx аз DMD беҳтар мекунад ва ба ин васила фенотипи 101-и бемориро сабук мекунад. ECM, ба ин васила бештар бемориро сабук мекунад.Ғайр аз он, онҳо нишон доданд, ки экспрессияи аз ҳад зиёди саркоспан таъсири мутақобилаи интегрини β1D-ро бо DGC коҳиш медиҳад ва нақши эҳтимолии саркоспанро дар танзими комплексҳои интегрин нишон медиҳад101.
Синтрофинҳо як оилаи сафедаҳои хурд (58 кДа) мебошанд, ки дар DGC локализатсия мешаванд, худашон фаъолияти ферментативии дохили надоранд ва ҳамчун адаптерҳои молекулавӣ хизмат мекунанд103,104.Панҷ изоформа (α-1, β-1, β-2, γ-1 ва γ-2) муайян карда шудаанд, ки ифодаи хоси бофтаро нишон медиҳанд, бо изоформаи α-1 асосан дар бофтаи мушакҳои рахдор 105 ифода ёфтааст.Синтрофинҳо протеинҳои муҳими адаптер мебошанд, ки алоқаи байни дистрофин ва молекулаҳои сигнализатсияро, аз ҷумла синтазаи нейронии оксиди нитратӣ (nNOS) дар мушакҳои скелетро осон мекунанд106.α-синтрофин мустақиман бо домени такрории спектри дистрофин 16-17 мутақобила мекунад, ки дар навбати худ ба мотиви ҳатмии nNOS106,107 PDZ мепайвандад.
Синтрофинҳо инчунин бо дистробревин тавассути доменҳои ҳатмии PH2 ва SU ҳамкорӣ мекунанд ва онҳо инчунин бо ситоскелети актин 108 ҳамкорӣ мекунанд.Дар ҳақиқат, синтрофинҳо дар танзими динамикаи ситоскелетӣ нақши махсусан муҳим мебозанд ва изоформаҳои α ва β қодиранд мустақиман бо F-актин 108 ҳамкорӣ кунанд ва аз ин рӯ эҳтимол дар танзими шиддат ва биомеханикаи ҳуҷайра нақш мебозанд. таъсир.Илова бар ин, синтрофинҳо нишон доданд, ки ситоскелетро тавассути Rac1109 танзим мекунанд.
Модулизатсияи сатҳҳои синтрофин метавонад функсияро барқарор кунад ва тадқиқоти охирин бо истифода аз мини-дистрофин нишон дод, ки сохтори ΔR4-R23/ΔCT қодир аст, α-синтрофин ва инчунин дигар сафедаҳои DGC-ро ба сатҳи муқоисашаванда бо кардиомиоцитҳои WT mdx барқарор кунад.
Илова ба нақши онҳо дар танзими ситоскелет, синтрофинҳо инчунин дар танзими каналҳои ионӣ 111,112,113 ҳуҷҷатгузорӣ карда шудаанд.Мотиви PDZ-и синтрофинҳо канали аз шиддати дил вобастаи Nav1.5111-ро танзим мекунад, ки дар муқаррар кардани ҳаяҷон ва интиқоли дил нақши калидӣ мебозад.Ҷолиб он аст, ки дар модели муши mdx, каналҳои Nav1.5 ба танзим дароварда шуда буданд ва дар ҳайвонот 111 аритмияҳои дил пайдо шуданд.Илова бар ин, як оилаи каналҳои ионҳои механикӣ ҳассос, канали потенсиали ресепторҳои муваққатӣ (TRPC) нишон дода шудааст, ки тавассути α1-синтрофин дар бофтаи дил 113 танзим карда мешавад ва ҷилавгирӣ аз TRPC6 барои беҳтар кардани аритмия дар модели муши DMD112 нишон дода шудааст.Афзоиши фаъолияти TRPC6 дар DMD гузориш дода шудааст, ки боиси аритмияи дил мегардад, ки ҳангоми якҷоя бо PKG 112 бартараф карда мешаванд.Механикӣ, камшавии дистрофин ба воридшавии бо дарозии [Ca2+]i мусоидат мекунад, ки дар болооби TRPC6 барои фаъол кардани он амал мекунад, тавре ки дар кардиомиоцитҳо ва ҳуҷайраҳои мушакҳои ҳамвор рагҳо нишон дода шудааст112,114.Гиперактивизатсияи TRPC6 барои дароз кардан онро як механикаи асосӣ ва ҳадафи эҳтимолии терапевтӣ дар DMD112,114 месозад.
Нобудшавии дистрофин боиси лизис ё фурўравии назарраси тамоми комплекси DGC мегардад, ки бо талафоти минбаъдаи бисёр функсияҳои механикопротекторӣ ва механикӣ интиқол дода мешавад, ки дар натиҷа фенотипи фалокатбор дар бофтаи мушакҳои рахдор дар DMD дида мешавад.Аз ин рӯ, шояд оқилона бошад, ки RSKҳо дар як консерт кор мекунанд ва ҷузъҳои алоҳида аз мавҷудият ва фаъолияти ҷузъҳои дигар вобастаанд.Ин махсусан ба дистрофин дахл дорад, ки барои ҷамъоварӣ ва ҷойгиркунии комплекси сарколемма дар кардиомиоцитҳо зарур аст.Ҳар як ҷузъ дар мусоидат ба эътидоли умумии сарколемма, локализатсияи сафедаҳои асосии иловагӣ, танзими каналҳои ионҳо ва ифодаи генҳо нақши беназир мебозад ва аз даст додани сафедаи ягона дар DGC боиси вайроншавии тамоми миокард мегардад.
Тавре ки дар боло нишон дода шудааст, бисёр сафедаҳои DGC дар механикотрансдуксия ва сигнализатсия иштирок мекунанд ва дистрофин махсусан ба ин нақш мувофиқ аст.Агар DGC дар қабурғаҳо ҷойгир бошад, ин ақидаро тасдиқ мекунад, ки вай дар баробари интегринҳо дар механотрансдукция иштирок мекунад.Ҳамин тариқ, DGC-ҳо ба таври ҷисмонӣ интиқоли қувваи анизотропиро аз сар мегузаронанд ва дар азнавсозии механикӣ ва ситоскелетии микромуҳити дохили ҳуҷайра, ки мувофиқи модели шиддатнокӣ мебошанд, иштирок мекунанд.Илова бар ин, Dp427m қувваҳои биомеханикии воридшавандаро тавассути тавсеаи такрори спектр дар дохили домени марказии худ буферӣ мекунад ва ба ин васила ҳамчун механикопротектор тавассути нигоҳ доштани қувваи барканори 25 pN дар доираи васеи 800 нм амал мекунад.Бо тақсимшавӣ, дистрофин қодир аст қувваи кашишхӯрӣ-релаксатсияро, ки аз ҷониби кардиомиоцитҳо тавлид мешаванд, «буферӣ» кунад10.Бо дарназардошти гуногунии сафедаҳо ва фосфолипидҳо, ки бо доменҳои такрории спектри мутақобила мекунанд, ҷолиб аст, ки тахмин кардан мумкин аст, ки оё бозшавии такрори спектр кинетикаи пайвастшавии сафедаҳои механикии ҳассосро ба тарзи шабеҳи талин тағйир медиҳад116,117,118.Аммо ин ҳанӯз муайян нашудааст ва тафтишоти иловагӣ талаб карда мешавад.