Екатеринбург, Свердловская область, Россия
Екатеринбург, Свердловская область, Россия
Екатеринбург, Свердловская область, Россия
Сокращение миокарда является результатом взаимодействия миозина, составляющего толстую нить, с актином, образующим основу тонкой нити, и регулируется кальцием через регуляторные белки тропонин и тропомиозин. Недавно было установлено, что в регуляции актин-миозинового взаимодействия, кроме регуляторных белков, принимает участие сердечный миозин-связывающий белок-C (сMyBP-C). сMyBP-C является одним из интегральных белков саркомера кардиомиоцита, который имеет сайты связывания с основными белками саркомера, миозином, актином и тропомиозином. сMyBP-C контролирует количество миозиновых головок, взаимодействующих с тонкой нитью, и участвует в её активации. В работе исследовано влияние сMyBP-C на характеристики одиночного актин-миозинового взаимодействия, размер шага миозина и продолжительность взаимодействия, используя метод оптической ловушки. Сердечный миозин экстрагировали из миокарда левого желудочка кролика, актин выделяли из быстрых скелетных мышц кролика, а сMyBP-C получали из миокарда левого желудочка курицы. cMyBP-C добавляли к сердечному миозину в физиологическом соотношении 1:5. В in vitro подвижной системе обнаружено, что добавление cMyBP-C замедляет скольжение актина по миозину на 30%. С помощью оптической ловушки показано, что cMyBP-C не влияет на величину рабочего шага миозина, но увеличивает продолжительность его взаимодействия с актиновой нитью. Полученные результаты говорят о прямом влиянии cMyBP-C на одиночное актин-миозиновое взаимодействие.
сердечный миозин-связывающий белок С, актин-миозиновое взаимодействие, миокард, оптическая ловушка
1. Freiburg A., Gautel M. A molecular map of the interactions between titin and myosin-binding protein C. Implications for sarcomeric assembly in familial hypertrophic cardiomyopathy. Eur. J. Biochem., 1996, no. 235, pp. 317-323, doi:https://doi.org/10.1111/j.1432-1033.1996.00317x.
2. Okagaki T., Weber F.E., Fischman D.A., Vaughan K.T., Mikawa T., Reinach. The major myosin-binding domain of skeletal muscle MyBP-C (C protein) resides in the COOH-terminal, immunoglobulin C2 motif. J. Cell. Biol., 1993, no. 123, pp. 619-626, doi:https://doi.org/10.1083/jcb.123.3.619.
3. Starr R., Offer G. The interaction of C-protein with heavy meromyosin and subfragment-2. Biochem. J., 1978, no. 171, pp. 813-816, doi:https://doi.org/10.1042/bj1710813.
4. Gruen M., Gautel M. Mutations in beta-myosin S2 that cause familial hypertrophic cardiomyopathy (FHC) abolish the interaction with the regulatory domain of myosin-binding protein-C. J. Mol. Biol., 1999, no. 286, pp. 933-949, doi:https://doi.org/10.1006/jmbi.1998.2522.
5. Squire J.M., Luther P.K., Knupp C. Structural evidence for the interaction of C-protein (MyBP-C) with actin and sequence identification of a possible actin-binding domain. J. Mol. Biol, 2003, no. 331, pp. 713-724, doi:https://doi.org/10.1016/s0022-2836(03)00781-2.
6. Moos C., Mason C.M., Besterman J.M., Feng I.N., Dubin J.H. The binding of skeletal muscle C-protein to F-actin, and its relation to the interaction of actin with myosin subfragment-11. J. Mol. Biol., 1978, no 124, pp. 571-586, doi:https://doi.org/10.1016/0022-2836(78)90172-9.
7. Mun J.Y., Previs M.J., Yu H.Y., Gulick J., Tobacman L.S., Previs S.B., Robbins J., Warshaw D.M., Craig R. Myosin-binding protein C displaces tropomyosin to activate cardiac thin flaments and governs their speed by an independent mechanism. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2014, no. 111, pp. 2170-2175, doi:https://doi.org/10.1073/pnas.1316001111.
8. Wang L., Geist J., Grogan A., Hu L.R., Kontrogianni-Konstantopoulos A. Thick filament protein network, functions, and disease association. Compr. Physiol., 2018, no. 8, pp. 631-709, doi:https://doi.org/10.1002/cphy.c170023.
9. Matyushenko A.M., Shchepkin D.V., Kopylova G.V., Popruga K.E., Artemova N.V., Pivovarova A.V., Bershitsky S.Y., Levitsky D.I. Structural and functional effects of cardiomyopathy-causing mutations in the troponin T-binding region of cardiac tropomyosin. Biochemistry, 2017, no. 56, pp. 250-259, doi:https://doi.org/10.1021/acs.biochem.6b00994.
10. Nabiev S.R., Ovsyannikov D.A., Tsaturyan A.K., Bershitsky S.Y. The lifetime of the actomyosin complex in vitro under load corresponding to stretch of contractile muscle. Eur. Biophys. J., 2015, no. 44, pp. 457-463, doi:https://doi.org/10.1007/s00249-015-1048-3.
11. Finer J.T., Simmons R.M., Spudich J.A. Single myosin molecule mechanics: piconewton forces and nanometer steps. Nature, 1994, no. 368, pp. 113-119, doi:https://doi.org/10.1038/368113a0.
12. Haeberle J.R. Calponin decreases the rate of cross-bridge cycling and increases maximum force production by smoothe muscle myosin in an in vitro motility assay. J. Biol. Chem., 1994, no. 269, pp. 12424-12431.
13. Knight A.E., Veigel C., Chambers C., Molloy J.E. Analisys of single-molecule mechanical recordings: application to acto-myoin interactions. Prog. Biophys. Mol. Biol., 2001, no. 77, pp. 45-72, doi:https://doi.org/10.1016/s0079-6107(01)00010-4.
14. Shchepkin D.V., Kopylova G.V., Nikitina L.V., Katsnelson L.B., Bershitsky S.Y. Effects of cardiac myosin binding protein-C on the regulation of interaction of cardiac myosin with thin filament in an in vitro motility assay. Biochem Biophys Res Commun, 2010, no. 401, pp. 159-163, doi:https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2010.09.040.
15. Alpert N.R., Brosseau C., Federico A., Krenz M., Robbins J., Warshaw D. M. Molecular mechanics of mouse cardiac myosin isoforms. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 2002, no. 283, pp. 1446-1454, doi:https://doi.org/10.1152/ajpheart.00274.2002.
16. Palmiter K.A., Tyska M.J., Dupius D.E., Alpert N.R., Warshaw D.M. Kinetic differences at the single molecule level account for the functional diversity of rabbit cardiac myosin isoforms. J. Physiol., 1999, no. 519, pp. 669-678, doi:https://doi.org/10.1111/j.1469-7793.1999.0669n.x.
