Сотрудники Института цитологии Российской академии наук (ИНЦ РАН) исследовали механизмы, связанные с возникновением группы серьезных нервно-мышечных заболеваний — миопатий. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ). Статья ученых опубликована в журнале Biochemical and Biophysical Research Communications. Миопатии — это группа заболеваний, вызванных нарушением функционирования мышц вплоть до потери ими способности сокращаться. Эти заболевания могут быть как наследственными, так и приобретенными.

Сокращение мышечных волокон происходит благодаря взаимодействию двух белков: миозина и актина — с АТФ (молекулой, переносящей энергию внутри человеческого организма). Эти белки формируют нити, располагающиеся параллельно друг другу. Актиновые нити закреплены специальными белками в Z-дисках, ограничивающих структурную единицу мышечного волокна (саркомер) с обеих сторон. При сокращении мышцы нити миозина, занимающие центральную часть саркомера, взаимодействуют с нитями актина, и область перекрывания актиновых и миозиновых нитей увеличивается, что способствует сближению Z-дисков и укорочению длины саркомера. Сигналом к запуску мышечного сокращения служит повышение концентрации ионов кальция в цитоплазме мышечного волокна. Кальциевую регуляцию актин-миозинового взаимодействия обеспечивает встроенный в актиновые нити комплекс, который включает в себя два белка: тропонин и тропомиозин. Установлено, что миопатии тесно связаны с мутациями как в структурных, так и в регуляторных белках мышечного волокна.

Ученые ИНЦ РАН выявили некоторые особенности функционирования тропомиозина с различными мутациями, характерными для ряда наследственных миопатий. Присутствие таких мутантных форм тропомиозина в актиновых нитях изменяет чувствительность саркомера к ионам кальция, вследствие чего нарушается регуляция мышечного сокращения. Для получения информации о нарушении регуляции мышечного сокращения тропонин-тропомиозиновым комплексом ученые использовали флуоресцентные зонды, которые специфически связывались с различными белками мышечного волокна. Изучение пространственного расположения зондов в мышечном волокне проводилось с помощью разработанного в ИНЦ РАН метода поляризационной микрофлуориметрии. В ходе исследования ученые показали, что изменения пространственного расположения зондов позволяют получить информацию об особенностях взаимодействия миозина и актина и его нарушении под влиянием мутаций в тропомиозине.

«Результаты исследования позволят выявить взаимосвязь между типом миопатии и изменениями в функционировании актин-миозиновой системы при каждой из мутаций в тропомиозине. Полученная нами информация будет иметь существенное значение для понимания основ сокращения мышц в норме и при миопатиях, поможет в поиске мишеней для терапевтического воздействия на ранних стадиях проявления болезни. Впоследствии данные нашей работы могут быть использованы для тестирования лекарственных препаратов», — говорит руководитель гранта, профессор, доктор биологических наук Юрий Боровиков.

Сегодня остаются невыясненными молекулярные механизмы, лежащие в основе таких заболеваний мышечной ткани, как немалиновая миопатия, кэп-болезнь, дистальный артрогрипоз и врожденная диспропорция типов мышечных волокон. Будущие исследования ученых ИНЦ РАН, поддержанные грантом РНФ, позволят пролить свет на причины возникновения этих тяжелых заболеваний и разработать эффективные методы их диагностики и лечения.