Екатеринбург, Свердловская область, Россия
Екатеринбург, Свердловская область, Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Екатеринбург, Свердловская область, Россия
Екатеринбург, Свердловская область, Россия
Для обеспечения сократительной функции мышц важна стабильность тонкой нити, в поддержании которой принимают участие актин-связывающие белки тропомиозин и тропомодулин (Tmod). Известно, что наличие регуляторного белка тропомиозина на актиновой нити увеличивает её жёсткость. Тропомодулин представляет собой актин-кэпирующий белок, который связывается с минус-концом актиновой нити, предотвращает её разборку, регулирует её длину и определяет её стабильность В сократительном аппарате поперечно-полосатых мышц экспрессируется две изоформы тропомодулина – Tmod1 и Tmod4. Изоформа Tmod1 экспрессируется в миокарде, и обе изоформы экспрессируются в быстрых скелетных мышцах. Используя метод оптической ловушки, проанализировано влияние актин-связывающих белков, тропомиозина и тропомодулина (изоформ Tmod1 и Tmod4), на изгибную жёсткость актиновой нити. Обнаружено, что присутствие регуляторных белков тропомиозин и тропонина на актиновой нити увеличивает её изгибную жёсткость. Изоформы тропомодулина по-разному влияли на неё. Изоформа Tmod4 уменьшала изгибную жёсткость тонкой нити, реконструированной из актина, тропонина и тропомиозина, а изоформа Tmod1 не влияла на неё. Полученные результаты говорят об изоформ специфическом взаимодействии тропомодулина с актином и тропомиозином.
актин, тропомиозин, тропомодулин, изгибная жесткость, оптическая ловушка
1. Weber A., Pennise C.R., Babcock G.G., Fowler V.M. Tropomodulin caps the pointed ends of actin filaments. The Journal of cell biology, 1994, vol. 127, pp. 1627-1635, doi:https://doi.org/10.1083/jcb.127.6.1627.
2. Littlefield R., Almenar-Queralt A., Fowler V.M. Actin dynamics at pointed ends regulates thin filament length in striated muscle. Nature cell biology, 2001, vol. 3, pp. 544-551, doi:https://doi.org/10.1038/35078517.
3. Gokhin D.S., Fowler V.M. Tropomodulin capping of actin filaments in striated muscle development and physiology. Journal of biomedicine & biotechnology, 2011, e103069, doi:https://doi.org/10.1155/2011/103069.
4. Yamashiro S., Gokhin D.S., Kimura S., Nowak R.B., Fowler V.M. Tropomodulins: pointed-end capping proteins that regulate actin filament architecture in diverse cell types. Cytoskeleton, 2012, vol. 69, pp. 337-370, doi:https://doi.org/10.1002/cm.21031.
5. Tsukada T., Kotlyanskaya L., Huynh R., Desai B., Novak S.M., Kajava A.V., Gregorio C.C., Kostyukova A.S. Identification of residues within tropomodulin-1 responsible for its localization at the pointed ends of the actin filaments in cardiac myocytes. The Journal of Biological Chemistry, 2011, vol. 286, no. 3, pp. 2194-2204, doi:https://doi.org/10.1074/jbc.M110.186924.
6. Tolkatchev D., Smith G.E. Jr., Schultz L.E., Colpan M., Helms G.L., Cort J.R., Gregorio C.C., Kostyukova A.S. Leiomodin creates a leaky cap at the pointed end of actin-thin filaments. PLoS Biology, 2020, vol. 18, no. 9, e3000848, doi:https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000848.
7. Kostyukova A.S., Choy A., Rapp B.A. Tropomodulin binds two tropomyosins: a novel model for actin filament capping. Biochemistry, 2006, vol. 45, pp. 12068-12075, doi:https://doi.org/10.1021/bi060899i.
8. Colpan M., Moroz N.A., Kostyukova A.S. Tropomodulins and tropomyosins: working as a team. Journal of muscle research and cell motility, 2013, vol. 34, pp. 247-260, doi:https://doi.org/10.1007/s10974-013-9349-6.
9. Pardee J.D., Spudich J.A. Purification of muscle actin. Methods Enzymology, 1982, vol. 85, pp. 164-179, doi:https://doi.org/10.1016/0076-6879(82)85020-9.
10. Potter J.D. Preparation of troponin and its subunits. Methods Enzymology, 1982, vol. 85, pp. 241-263, doi:https://doi.org/10.1016/0076-6879(82)85024-6.
11. Kopylova G.V., Berg V.Y., Kochurova A.M., Matyushenko A.M., Bershitsky S.Y., Shchepkin D.V. The effects of the tropomyosin cardiomyopathy mutations on the calcium regulation of actin-myosin interaction in the atrium and ventricle differ. Biochemical and biophysical research communications, 2022, vol. 588, pp. 29-33, doi:https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2021.12.051.
12. Nabiev S.R., Ovsyannikov D.A., Kopylova G.V., Shchepkin D.V., Matyushenko A.M., Koubassova N.A., Levitsky D.I., Tsaturyan A.K., Bershitsky S.Y. Stabilizing the central part of tropomyosin increases the bending stiffness of the thin filament. Biophysical Journal, 2015, vol. 109, no. 2, pp. 373-379, doi:https://doi.org/10.1016/j.bpj.2015.06.006.
13. Yamashiro S., Gokhin D.S., Sui Z., Bergeron S.E., Rubenstein P.A., Fowler V.M. Differential actin-regulatory activities of Tropomodulin1 and Tropomodulin3 with diverse tropomyosin and actin isoforms. The Journal of biological chemistry, 2014, vol. 289, pp. 11616-11629, doi:https://doi.org/10.1074/jbc.M114.555128.
14. Greenfield N.J., Kostyukova A.S., Hitchcock-DeGregori S.E. Structure and tropomyosin binding properties of the N-terminal capping domain of tropomodulin 1. Biophysical Journal, 2005, vol. 88, no. 1, pp. 372-383, doi:https://doi.org/10.1529/biophysj.104.051128.
