Acciaio inossidabile 347 / 347H Tubi di bobina saldati Componente zhemical, U rolu di i cumplessi di dystrophin glycoprotein in a meccanotrasduzione di e cellule musculari

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A distrofina hè a proteina principale di u complexu distrofina-glicoproteina (DGC) in i musculi scheletrici è i cardiomiociti.La distrofina lega il citoscheletro di actina alla matrice extracellulare (ECM).A ruptura di a cunnessione trà a matrice extracellulare è u citoscheletru intracellulare pò avè cunsequenze devastanti per l'omeostasi di e cellule muscolari scheletriche, purtendu à una quantità di distrofie musculari.Inoltre, a perdita di DGC funzionali porta à a cardiomiopatia dilatativa progressiva è a morte prematura.Dystrophin agisce cum'è una primavera molekulari è DHA ghjoca un rolu chjave in u mantenimentu di l'integrità di u sarcolemma.Inoltre, l'evidenza s'accumula liendu DGC à a signalazione meccanica, ancu s'è stu rolu resta pocu capitu.Questu articulu di rivista hà da scopu di furnisce una vista muderna di i DGC è u so rolu in a meccanotransduzione.Discutemu prima di a relazione cumplessa trà a meccanica di e cellule musculari è a funzione, è dopu rivedemu a ricerca recente nantu à u rolu di u cumplessu di glicoproteina di distrofina in a meccanotransduction è u mantenimentu di l'integrità biomeccanica di e cellule musculari.Infine, rivedemu a literatura attuale per capisce cumu a signalazione DGC si interseca cù e vie di meccanosignale per mette in risaltu i punti di intervenzione futuri potenziali, cun un focus particulari nantu à a cardiomiopatia.
E cellule sò in cumunicazione constante cù u so microambientu, è un dialogu bidirezionale trà elli hè necessariu per l'interpretazione è l'integrazione di l'infurmazione biomeccanica.A biomeccanica cuntrolla l'avvenimenti successivi chjave (per esempiu, riarrangiamenti citoscheletali) cuntrullendu u fenotipu cellulare generale in u spaziu è u tempu.U centru di stu prucessu in i cardiomyocytes hè a regione costale, a regione induve u sarcolema cunnetta à un sarcomere cumpostu di cumplessi integrina-talin-vinculin è distrofina-glicoproteina (DGC).Attaccate à u citoscheletru intracellulare, queste adesioni focali discrete (FA) propaganu una cascata di cambiamenti cellulari biomeccanici è biochimici chì cuntrolanu a differenziazione, a proliferazione, l'organogenesi, a migrazione, a progressione di a malatia è più.A cunversione di e forze biomeccaniche in cambiamenti biochimici è / o (epi)genetici hè cunnisciuta cum'è mechanotransduction1.
U receptore transmembrana di l'integrina 2 hè statu cunnisciutu da longu per ancorarà a matrice extracellulare in e cellule è mediate a signalazione interna è esterna.Parallelamente à l'integrini, i DGC liganu l'ECM à u citoscheletru, stabilendu un ligame criticu trà l'esterno è l'internu di a cellula3.A dystrophin full-length (Dp427) hè principalmente spressione in u musculu cardiacu è skeletal, ma hè ancu osservatu in i tessuti di u sistema nervu cintrali, cumpresa a retina è u tissue Purkinje4.Mutazioni in integrini è DGC sò pensati per esse a causa di a distrofia musculare è a cardiomiopatia dilatativa progressiva (DCM) (Table 1)5,6.In particulare, mutazioni DMD chì codificanu a proteina di distrofina centrale DGC causanu a distrofia muscular di Duchenne (DMD)7.La DGC è composta da diversi sottocomplessi tra cui α- e β-distroglicano (α/β-DG), sarcoglicano-spanina, distrofina e distrofina 8.
A distrofina hè una proteina citoscheletrica codificata da DMD (Xp21.1-Xp22) chì ghjoca un rolu centrale in u mantenimentu di DGC.DGC mantene l'integrità di u sarcolemma, a membrana plasmatica di u tissutu musculu striatu.A distrofina attenua ancu u dannu causatu da a cuntrazione, agiscenu cum'è una molla molecolare è un scaffold molecular9,10.A distrofina full-length hà un pesu moleculare di 427 kDa, in ogni modu, per via di i numerosi promotori interni in DMD, ci sò parechje isoforme troncate naturali, cumprese Dp7111.
E proteine ​​​​accessorie sò state dimustrate per esse localizzate à a distrofina, cumpresi i veri mechanotransducers cum'è l'ossidu nitricu sintasi neuronale (nNOS), a proteina associata à Sì (YAP) è a caveolina-3, chì rapprisentanu cusì cumpunenti impurtanti di a signalazione cellulare.Cumposti 12, 13, 14. In più di l'adesione, un mecanismu cellulare assuciatu à l'interazzione trà e cellule è a matrice, furmati da integrini è i so target downstream, sti dui cumplessi rapprisentanu l'interfaccia trà "dentru" è "fora" di a cellula. .A prutezzione di sti adesioni focali da a distruzzione anormale hè critica per u cumpurtamentu cellulare è a sopravvivenza.Inoltre, u supportu di dati chì a distrofina hè un modulatore di i canali ioni mechanosensitive, cumpresi i canali attivati ​​da stretch, in particulare i canali Ca2 + di L-type è i canali TRPC 15.
Ancu se a distrofina hè impurtante per a funzione omeostatica di e cellule muscolari striate, i meccanismi di supportu precisi sò menu chjaru, in particulare u rolu di a distrofina è a so capacità di agisce cum'è meccanosensore è protettore meccanicu.A causa di a perdita di distrofina, parechje dumande senza risposta sò ghjunti, cumprese: sò proteine ​​​​mechanosensitive cum'è YAP è AMPK mislocated à u sarcolemma;Ci hè un crosstalk cù integrini, circustanze chì ponu purtà à mechanotransduction anormali?Tutte queste caratteristiche ponu cuntribuisce à u fenotipu DCM severu vistu in i malati cù DMD.
Inoltre, l'associazione di cambiamenti in a biomeccanica cellulare cù u fenotipu DMD generale hà implicazioni cliniche impurtanti.DMD hè una distrofia musculare ligata à l'X chì affetta 1: 3500-5000 omi, carattarizata da una perdita precoce di mobilità (< 5 anni) è DCM progressiva cù un prognosi significativamente peghju di DCM di altre etiologie16,17,18.
A biomeccanica di a perdita di distrofina ùn hè micca stata descritta cumplettamente, è quì rivisemu l'evidenza chì sustene a nuzione chì a distrofina hà daveru un rolu meccanoprotettivu, vale à dì mantene l'integrità di u sarcolema, è hè critica in a meccanotransduzione.Inoltre, avemu rivisu l'evidenza chì suggerenu una diafonia impurtante cù l'integrini, specificamente ligando a laminina α7β1D in cellule muscolari striate.
Inserzioni è eliminazioni sò rispunsevuli di un gran numaru di mutazioni in DMD, cù 72% di mutazioni chì sò causati da tali mutazioni19.Clinicamente, DMD presenta in a zitella (≤ 5 anni) cù ipotensione, signu di Gower pusitivu, progressione ritardata di cambiamenti in età, ritardamentu mentale è atrofia di i musculi scheletali.L'angoscia respiratoria hè stata storicamente a causa principale di morte in i pazienti DMD, ma a cura di supportu migliorata (corticosteroidi, pressione di a via aerea positiva continua) hà aumentatu l'expectativa di vita in questi pazienti, è l'età mediana di i pazienti DMD nati dopu à 1990 hè 28,1 anni 20,21. ..Tuttavia, cum'è a sopravvivenza di i pazienti aumenta, a prognosi di DCM progressiva hè significativamente peghju cumparatu cù altre cardiomiopatie16, chì porta à l'insufficienza cardiaca in u stadiu finale, chì hè attualmente a causa principale di morte, chì rapprisenta circa 50% di i morti DMD17,18.
A DCM progressiva hè carattarizata da una dilatazione è u cumplimentu di u ventriculu sinistru aumentatu, un diluimentu ventriculare, una infiltrazione fibrofatta aumentata, una diminuzione di a funzione sistolica è una frequenza aumentata di aritmie.U gradu di DCM in i malati cù DMD hè quasi universale à a fine di l'adolescenza (90% à 18 anni di età), ma hè presente in circa 59% di i pazienti à 10 anni di età8,22.Affruntà stu prublema hè criticu postu chì a frazione di eiezione ventriculare sinistra hè in diminuzione constantemente à un ritmu di 1,6% annu23.
L'arritmia cardiaca sò cumuni in i malati cù DMD, in particulare tachycardia sinusale è tachycardia ventriculare, è sò a causa di morte cardiaca subita22.L'arritmii sò u risultatu di l'infiltrazione fibrofatty, in particulare in u ventriculu subbasal left, chì impedisce u circuitu di ritornu è ancu a disfunzione di processazione [Ca2+]i è a disfunzione di u canali ionicu24,25.A ricunniscenza di a presentazione cardiaca clinica hè critica, postu chì e strategie di trattamentu precoce ponu ritardà l'iniziu di DCM severu.
L'impurtanza di trattà a disfunzione cardiaca è a morbidità di i musculi scheletali hè dimustrata in un studiu interessante chì hà utilizatu un mudellu di mouse di DMD chjamatu mdx26 per studià l'effetti di migliurà u tessulu di u musculu skeletal senza affruntà i prublemi cardiaci sottostanti in DMD.Quì, l'autori anu dimustratu un aumentu paradossale di 5 volte in a disfunzione cardiaca dopu a migliione di u musculu scheleticu, è i topi anu avutu una riduzione significativa di a frazione di eiezione26.A funzione di u musculu scheleticu migliuratu permette una attività fisica più alta per mette più tensione à u miocardiu, facendu più suscettibile à a disfunzione generale.Questu mette in risaltu l'impurtanza di trattà i malati DMD in generale è prevene contr'à a terapia di musculus scheletali solu.
I DGC realizanu parechje funzioni supplementari, vale à dì, furnisce stabilità strutturale à u sarcolema, diventanu un scaffold molekulari chì agisce cum'è un ligame di signalazione, regulanu i canali ionici meccanosensitivi, u core di meccanotrasduzione costale, è participanu à a trasmissione di forza laterale in a regione di u costelli (Fig. 1b)..Dystrophin ghjoca un rolu cintrali in questa capacità, è per via di a prisenza di parechji promotori internu, ci sò parechje isoformi diffirenti, ognunu ghjucanu un rolu diversu in diversi tessuti.L'espressione di tissutu differenziale di diverse isoforme di distrofina sustene a nuzione chì ogni isoforma ghjoca un rolu diversu.Par exemple, le tissu cardiaque exprime la longueur totale (Dp427m) ainsi que l'isoforme Dp71m plus courte de la dystrophine, tandis que le tissu squelettique n'exprime que le premier des deux.L'osservazione di u rolu di ogni subtipu pò revelà micca solu a so funzione fisiologica, ma ancu a patogenesi di a distrofia muscular.
Rappresentazione schematica di a distrofina full-length (Dp427m) è l'isoforma Dp71 più chjuca, troncata.A distrofina hà 24 ripetizioni di spettrina separate da quattru loops, è ancu un duminiu di legame di l'actina (ABD), un duminiu riccu di cisteina (CR) è un C-terminale (CT).I partenarii di ubligatoriu chjave sò stati identificati, cumprese i microtubuli (MT) è u sarcolema.Ci hè parechje isoformi di Dp71, Dp71m si riferisce à u tissutu musculu è Dp71b si riferisce à l'isoforma di tissutu nervu.In particulare, Dp71f si riferisce à l'isoforma citoplasmatica di i neuroni.b U cumplessu di distrofina-glicoproteina (DHA) hè situatu in u sarcolemma in tuttu.E forze biomeccaniche cambianu trà ECM è F-actina.Nota un potenziale crosstalk trà DGC è adesione di integrina, Dp71 pò ghjucà un rolu in adesioni focali.Creatu cù Biorender.com.
DMD hè a distrofia muscular più cumuni è hè causata da mutazioni in DMD.Tuttavia, per apprezzà cumplettamente a nostra cunniscenza attuale di u rolu di l'anti-distrofina, hè impurtante di mette in u cuntestu di DGC in tuttu.Cusì, l'altri proteini custituenti seranu brevemente descritte.A cumpusizioni di prutezione di DGC hà cuminciatu à esse studiatu à a fini di l'anni 1980, cù una attenzione particulari à a distrofina.Koenig27,28, Hoffman29 è Ervasti30 anu fattu una scuperta impurtante identificendu a distrofina, una proteina di 427 kDa in i musculi striati31.
In seguitu, altri subcomplexes sò stati dimustrati per esse assuciati cù distrofina, cumpresu sarcoglycan, u subcomplex transmembrane di distrophin, dysbrevin è syntrophins8, chì inseme custituiscenu u mudellu DGC attuale.Questa sezione sparghjerà prima l'evidenza per u rolu di a DGC in a percepzione meccanosensiva mentre esaminendu i cumpunenti individuali in dettaglio.
L'isoforma di distrofina di lunghezza integrale presente in u tessulu musculu striatu hè Dp427m (per esempiu "m" per u musculu per distinguishlu da u cervellu) è hè una grande proteina in forma di bastone cù quattru duminii funziunali situati sottu à u sarcolema di cardiomyocyte, in particulare in a regione costale. 29, 32. Dp427m, codificata da u genu DMD in Xp21.1, hè custituitu di 79 exons generati à 2.2 megabases è hè cusì u più grande genu in u nostru genoma8.
Diversi promotori interni in DMD producenu parechje isoforme di distrofina troncata, alcune di quali sò specifichi di tissuti.Comparatu à Dp427m, Dp71m hè significativamente troncatu è manca un duminiu di ripetizione di spettrina o un duminiu ABD N-terminale.Tuttavia, Dp71m conserva a struttura di ubligatoriu C-terminale.In i cardiomyocytes, u rolu di Dp71m ùn hè micca chjaru, ma hè statu dimustratu per localizà in i tubuli T, chì suggerenu chì pò aiutà à regulà l'accoppiamentu di eccitazione-contrazione 33,34,35.À a nostra cunniscenza, a scuperta recente di Dp71m in u tessulu cardiacu hà ricivutu pocu attenzioni, ma certi studii suggerenu chì hè assuciatu cù i canali di ioni attivati ​​da stretch, è Masubuchi hà suggeritu chì pò ghjucà un rolu in a regulazione di nNOS33., 36. In questu, Dp71 hà ricivutu una attenzione significativa in a neurofisiologia è a ricerca di platelet, zoni chì ponu furnisce un insight in un rolu in cardiomyocytes37,38,39.
In u tissutu nervu, l'isoforma Dp71b hè principarmenti espressa, cù 14 isoformes rappurtate38.L'eliminazione di Dp71b, un regulatore impurtante di l'aquaporin 4 è i canali di potassiu Kir4.1 in u sistema nervu cintrali, hè statu dimustratu per cambià a permeabilità di a barriera di u sangue-cervellu40.Data u rolu di Dp71b in a regulazione di i canali ionici, Dp71m pò ghjucà un rolu simili in i cardiomyocytes.
A prisenza di DGC in i gangli costali indica immediatamente un rolu in mechanotransduction, è in verità hè statu dimustratu per co-localize cù cumplessi integrin-talin-vinculin 41 .Inoltre, datu chì u segmentu costale hè u focu di a meccanotrasduzione trasversale, a localizazione di Dp427m quì mette in risaltu u so rolu in a prutezzione di e cellule da i danni indotti da a cuntrazione.Inoltre, Dp427m interagisce cù l'actina è u citoscheletru di i microtubuli, cumpletendu cusì a cunnessione trà l'ambiente intracellulare è a matrice extracellulare.
U N-terminale chì cuntene l'actin-binding domain 1 (ABD1) hè custituitu di dui domini di omologia di calmodulina (CH) chì sò necessarii per l'interazzione cù l'actina F è l'ancora l'isoforma γ-actin à u sarcolemma42,43.A distrofina pò cuntribuisce à a viscoelasticità generale di i cardiomiociti attachendu à u citoscheletru subsarcolemmal, è a so localizazione in i gangli costali sustene a so implicazione in a meccanotransduzione è a meccanoprotezione44,45.
U duminiu di u core cintrali hè custituitu da 24 proteini ripetuti simili à a spettrina, ognuna di e quali hè circa 100 residui di aminoacidi in lunghezza.I ripetizioni di spettrina sò intercalati cù quattru domini di cerniere, dendu a flessibilità di a proteina è un altu gradu di estensibilità.A ripetizioni di spettrina di distrofina pò esse sviluppata in un intervallu fisiologicu di forze (15-30 pN) chì si estende da 21 nm à 84 nm, forze ottenibili per a cuntrazione di miosina 46 .Queste caratteristiche di u duminiu di ripetizione di spettrina permettenu à a distrofina di agisce cum'è un ammortizzatore moleculare.
L'asta cintrali di Dp427m assicura a so localizazione in u sarcolema, in particulare, per interazioni idrofobiche è elettrostatiche cù fosfatidilserina 47,48.Curiosamente, u core cintrali di a distrofina interagisce in modu diversu cù i fosfolipidi di sarcolemma in i tessuti scheletali è cardiaci, possibbilmente riflettendu diversi mudelli di primavera.critica, mentri i musculi scheletali sò ancu assuciati cù R10-R1249.
U ligame à u citoscheletru di γ-actina richiede a regione 11-17 di ripetizione di a spettrina ABD2, chì hè custituita da residui di aminoacidi basi è differisce da u duminiu CH di legame F-actina.I microtubuli interagiscenu direttamente cù u duminiu core di a distrofina, questa interazzione richiede residui di spettrinu ripetizioni 4-15 è 20-23, è a presenza di ankyrin B hè necessaria per impedisce a furmazione di microtubuli in questu situ.I tubi sò assenti 50,51,52.Un gap trà i microtubuli è a distrofina hè statu dimustratu per aggravà a patologia DMD aumentendu e spezie di l'ossigenu reattivu (X-ROS).
U duminiu CR via ankyrin B hè un altru ancora per i fosfolipidi sarcolemmali52.L'anchirina-B e l'anchirina-G sono richieste per la localizzazione costale di distrofina/DGC, e la loro assenza risulta in un pattern sarcolemmale diffuso di DGC52.
U duminiu CR cuntene un duminiu di legame WW chì interagisce direttamente cù u mutivu di ligame PPxY di β-DG.Attaccandu à u cumplessu distrofina-glicanu, a distrofina cumpleta u ligame trà l'internu è l'esternu di a cellula54.Questa cunnessione hè critica per i musculi striati, cum'è pruvucatu da u fattu chì a disrupzione di a cunnessione trà l'ECM è l'internu di a cellula porta à a distrofia muscular limitante di a vita.
Infine, u duminiu CT hè una regione altamente cunservata chì forma una hélice spiralata è hè critica per a legazione à l'α-dystrobrevin è l'α1-,β1-sintrofine55,56.L'α-dystrobrevin si lega à u duminiu CT di a distrofina è furnisce una resistenza supplementaria à a distrofina in u sarcolemma57.
Duranti u sviluppu embrionariu è fetale, l'utrofina hè largamente espressa in diversi tessuti, cumprese cellule endoteliali, tissuti nervosi è musculi striati58.L'utrofina hè espressa da UTRN situata nantu à u cromosoma 6q è hè un autolog di distrofina cù 80% di omologia di proteina.Durante u sviluppu, l'utrofina hè localizzata in u sarcolema, ma hè marcatamente suppressa in u tessulu musculu striatu postnatale, induve hè rimpiazzata da distrofina.Dopu à a nascita, a localizazione di l'utrofina hè limitata à i tendini è a junction neuromuscular di i musculi scheletali58,59.
I partenarii di l'utrofina sò largamente simili à quelli di i distrofini, anche se alcune differenze chjave sò state descritte.Per esempiu, a distrofina interagisce cù β-DG attraversu u so duminiu WW, chì hè stabilizatu da u duminiu ZZ (chjamatu per a so capacità di ligà dui ioni di zincu) in a so regione CT, induve i residui di l'acidu cisteicu 3307-3354 sò particularmente impurtanti per questa interazzione60. ., 61. L'utrofina si lega ancu à β-DG via u duminiu WW / ZZ, ma i residui esatti chì sustenenu sta interazzione sò diffirenti di i residui di distrofina (3307-3345 in distrofina è 3064-3102 in utrofina) 60,61.Hè impurtante chì u legame di l'utrofina à β-DG era circa 2 volte più bassu cumparatu cù a distrofina 61. A distrofina hè stata rapportata chì si lega à l'actina F via spettrina ripetizioni 11-17, mentre chì siti simili in utrofina ùn ponu micca unisce à F-actina, ancu à cuncentrazioni elevate, ma ponu interagisce attraversu i so domini CH.Azzione 62,63,64.Infine, à u cuntrariu di a distrofina, l'utrofina ùn pò micca unisce à i microtubuli51.
Biomeccanicamente, e ripetizioni di spettrina di utrofina anu un mudellu di sviluppu distintu cumparatu cù a distrofina65.L'utrofina-spectrina ripete l'implementazione à forze più alte, simili à a titina ma micca a distrofina65.Questu hè coherente cù a so localizazione è u rolu in a trasmissioni di forza elastica rigida à i junctions di tendini, ma pò fà utrofina menu adattatu per agisce cum'è una mole molecule in forzi di buffering induced by contractction 65 .Inseme, sti dati suggerenu chì e capacità di meccanotrasduzione è di meccanobuffering ponu esse alterate in presenza di sovraespressione di utrofina, soprattuttu datu diversi partner / meccanismi di legame, ma questu richiede un studiu sperimentale ulteriore.
Da un puntu di vista funziunale, u fattu chì l'utrofina hè criduta per avè effetti simili à a distrofina face un scopu di trattamentu potenziale per DMD66,67.In fatti, certi pazienti DMD sò stati dimustrati per espressà l'utrofina, possibbilmente cum'è un mecanismu compensatori, è u fenotipu hè statu restauratu cù successu in un mudellu di mouse cù l'utrofina 68 .Mentre a regulazione di l'utrofina hè una strategia terapeutica prubabile, a cunsiderazione di a diffarenza formale è funziunale trà utrofina è distrofina è l'utilità di induce sta sovraespressione cù una localizazione propria longu u sarcolemma rende l'estrategia à longu andà di utrofina ancora pocu chjaru.In particulare, i trasportatori femminili mostranu un mudellu di mosaicu di l'espressione di utrofina, è u rapportu trà distrofina è utrofina pò influenzà u gradu di cardiomiopatia dilatata in questi pazienti,69 ancu s'è i mudelli murini di trasportatori anu dimustratu..
U subcomplexu di dystroglycan hè custituitu di dui proteini, α- è β-dystroglycan (α-, β-DG), tramindui trascritti da u genu DAG1 è dopu post-traduzzione cleaved in dui proteini cumpunenti 71 .L'α-DG è altamente glicosilata nell'aspetto extracellulare delle DGC e interagisce direttamente con i residui di prolina nella laminina α2, nonché con l'agrin72 e la picaculina73 e la regione CT/CR di distrofina73,74,75,76.A glycosylation O-linked, in particulare di i residui di serina, hè necessariu per a so interazzione cù l'ECM.A via di glicosilazione include assai enzimi chì e mutazioni portanu à a distrofia muscular (vede ancu a Tabella 1).Questi include l'O-mannosyltransferase POMT2, fucutin è fucutin-related protein (FKRP), dui ribitol phosphotransferases chì aghjunghjenu ribitol phosphates tandem à u core glycan, è a proteina LARGE1 chì aghjunghje xylose è glucose.Polisaccaridu di l'acidu uronicu lineale, cunnisciutu ancu com'è a matrice glycan à a fine di u glycan77.FKRP hè ancu implicatu in u sviluppu è u mantenimentu di l'ECM, è e mutazioni in questu portanu à a diminuzione di l'espressione di laminin α2 è α-DG77,78,79.Inoltre, FKRP pò ancu dirige a furmazione di a lamina basale è a matrice extracellulare cardiaca per mezu di fibronectina 80 glicosilata.
β-DG contient un motif de liaison PPxY qui localise directement et séquestre YAP12.Questa hè una scuperta interessante chì implica chì DGC regula u ciculu di e cellule cardiomyocyte.L'α-DH in i cardiomiociti neonatali interagisce con l'agrina, che favorisce la rigenerazione cardiaca e la lisi di DGC76 per via della maturazione cellulare.Quandu i cardiomiociti maturanu, l'espressione di l'aggrin diminuisce in favore di a laminina, chì hè pensata per cuntribuisce à l'arrestu di u ciculu cellulare76.Morikawa12 hà dimustratu chì u doppiu knockdown di distrofina è salvador, un regulatore negativu di YAP, porta à l'iperproliferazione di cardiomyocytes in u rumen chì causa l'infartu.Questu hà purtatu à l'idea eccitante chì a manipulazione di YAP puderia esse di valore clinicu in a prevenzione di a perdita di tissutu dopu l'infartu miocardicu.Cusì, a lisi DGC indotta da agrina puderia rapprisintà un assi chì permette l'attivazione di YAP è hè una via potenziale per a regenerazione cardiaca.
Meccanicamente, α- è β-DG sò necessarii per mantene l'interazzione trà u sarcolemma è a capa basale 81 .Les deux intégrines α-DG et α7 contribuent à la génération de force dans le ganglion costal, et la perte de α-DG provoque la séparation du sarcolemme de la lame basale, laissant le tissu musculaire squelettique vulnérable aux dommages induits par la contraction.Cum'è descrittu prima, u cumplessu di dystroglycan regula u turnover generale di DGC, induve a ligame à a laminina di ligand cognate si traduce in a fosforilazione di a tirosina di u mutivu di ligame PPPY di β-DG892.A fosforilazione di a tirosina quì prumove a disassemblea di distrofina, chì flips the complex DGC.Fisiologicamente, stu prucessu hè assai regulatu, chì hè assente in a distrofia muscular82, ancu s'è i miccanismi sottostanti chì cuntrullanu stu prucessu ùn sò micca capitu.
L'allungamentu ciclicu hè statu dimustratu per attivà i camini ERK1/2 è AMPK attraversu u cumplessu di distrofina è a proteina legata plectin83.Inseme, plectin è dystroglycan sò richiesti micca solu per agisce cum'è un scaffold, ma ancu per participà à mechanotransduction, è u knockdown di plectin porta à una diminuzione di l'attività di ERK1/2 è AMPK83.A plectina si lega ancu à a desmin di filamenti intermedi citoscheletrici, è l'overespressione di desmin hè stata dimustrata per migliurà u fenotipu di a malatia in i topi mdx:desmin è mdx, un mudellu di mouse DMD84 doppiu knockout.En interagissant avec la β-DG, la plectine lie indirectement le DGC à cette composante du cytosquelette.Inoltre, u distroglicanu interagisce cù a proteina di u receptore di u factor di crescita 2 (Grb2), chì hè cunnisciuta per esse implicata in riarrangiamenti citoscheletrici85.L'attivazione di Ras da l'integrina hè stata dimustrata per esse mediata da Grb2, chì pò furnisce una via potenziale per a diafonia trà integrine è DGC86.
Mutazioni in i geni implicati in a glicosilazione α-DH portanu à a chjamata distrofia muscular.E distroglicanopatie mostranu eterogeneità clinica, ma sò principalmente causate da una disrupzione in l'interazione trà α-DG è laminina α277.I distrofiglicanosi causati da mutazioni primarie in DAG1 sò generalmente estremamente rari, probabilmente perchè sò letali embrionali87, cunfirmendu cusì a necessità di l'associazione cellulare cù ECM.Questu significa chì a maiò parte di e malatie di glycan distròficu sò causati da mutazioni di proteine ​​​​secundarie assuciate cù glicosilazione.Per esempiu, mutazioni in POMT1 causanu u sindromu Walker-Warburg estremamente severu, chì hè carattarizatu da anencefalia è una speranza di vita marcatamente ridotta (menu di 3 anni)88.Tuttavia, e mutazioni FKRP si manifestanu principarmenti cum'è distrofia musculare di limb-girdle (LGMD), chì hè generalmente (ma micca sempre) relativamente lieve.Tuttavia, mutazioni in FKRP sò stati dimustrati per esse una causa rara di WWS89.Parechje mutazioni sò state identificate in FKRP, di quale a mutazione fundatore (c.826> A) causa più comunmente LGMD2I90.
LGMD2I hè una distrofia muscular relativamente ligera chì a patogenesi hè basatu annantu à a disrupzione di a cunnessione trà a matrice extracellulare è u citoscheletru intracellulare.Meno chjaru hè a relazione trà u genotipu è u fenotipu in i malati cù mutazioni in questi geni, è veramente stu cuncettu hè applicabile à altre proteini DSC.Perchè certi pazienti cù mutazioni FKRP mostranu un fenotipu di a malatia coherente cù WWS mentre chì altri anu LGMD2I?A risposta à sta quistione pò esse in i) quale passu di a via di glicosilazione hè affettatu da a mutazione, o ii) u gradu di ipoglicosilazione in ogni passu.L'ipoglicosilazione di α-DG pò ancu permette un certu gradu d'interazzione cù l'ECM chì risulta in un fenotipu generale più ligeru, mentri a dissociazione da a membrana basale aumenta a gravità di u fenotipu di a malatia.I Pacienti cù LGMD2I sviluppanu ancu DCM, ancu s'ellu hè menu documentatu da DMD, chì motiva l'urgenza di capiscenu queste mutazioni in u cuntestu di cardiomyocytes.
U subcomplexu sarcospan-sarcoglycan prumove a furmazione di DHA è interagisce direttamente cù β-DH.Il y a quatre sarcoglycans unidirectionnels dans le tissu cardiaque : α, β, γ et δ91.Recentemente hè statu descrittu chì una mutazione missense c.218C> T in l'exon 3 di u genu SGCA è una delezione heterozygous parziale in l'exons 7-8 causanu LGMD2D92.Tuttavia, in questu casu, l'autori ùn anu micca evaluatu u fenotipu cardiacu.
Altri gruppi anu truvatu chì SGCD in i mudelli porcine93 è mouse94 risultati in una espressione di proteina ridutta in u subcomplexu di sarcoglicani, disrupting the global structure of DGCs è purtendu à DCM.Inoltre, 19% di tutti i pazienti cù mutazioni SGCA, SGCB, o SGCG sò stati signalati per avè una cardiomiopatia dilatata, è u 25% di tutti i pazienti necessitanu ancu supportu respiratoriu95.
Mutazioni recessive in sarcoglycan (SG) δ risultatu in una riduzzione o assenza completa di complexi di sarcoglycan è dunque DGC in u tissutu cardiacu è sò rispunsevuli di LGMD è di u so DCM96 assuciatu.Curiosamente, i mutazioni dominanti-negativi in ​​SG-δ sò specifichi di u sistema cardiovascular è sò a causa di a cardiomiopatia dilatata familiale97.E mutazioni dominanti-negative di SG-δ R97Q è R71T sò state dimustrate per esse espresse in modu stabile in i cardiomyocytes di rat senza alterazione significativa di DGC98 totale.Tuttavia, e cellule di u cori chì portanu queste mutazioni sò più suscettibili à u dannu di sarcolema, a permeabilità è a disfunzione meccanica sottu u stress meccanicu, in cunfurmità cù u fenotipu DCM98.
Sarcospan (SSPN) hè una tetraspanina di 25 kDa localizzata in u subcomplexu di sarcoglicani è si crede chì serve cum'è un scaffold di proteina99,100.Cum'è un scaffold di proteina, SSPN stabilizza a localizazione è a glicosilazione di α-DG99,101.A sovraespressione di SSPN in mudelli di mouse hè stata trovata per aumentà u ligame trà u musculu è a laminina 102.Inoltre, SSPN hè statu dimustratu per interagisce cù l'integrini, chì suggerenu u gradu di diafonia trà e duie commissures di rib, DGC, è a struttura di glicoproteina integrin-talin-vinculin100,101,102.U knockdown di SSPN hà ancu risultatu in un aumentu di α7β1 in u musculu scheleticu di u mouse.
Un studiu recente hà dimustratu chì l'overexpression di sarcospan aumenta a maturazione è a glicosilazione di α-DG in u tessulu cardiacu indipindente da a galactosylaminotransferase 2 (Galgt2) knockdown in un mudellu di mouse mdx di DMD, alleviendu cusì u fenotipu 101 di a malatia. l'ECM, cusì più mitigà a malatia.Inoltre, anu dimustratu chì a sovraespressione di sarcospan riduce l'interazzione di l'integrina β1D cù i DGC, mettendu in risaltu un rolu pussibule per u sarcospan in a regulazione di i cumplessi di integrine101.
I sintrofini sò una famiglia di proteine ​​​​piccole (58 kDa) chì si localizzanu à i DGC, ùn anu micca attività enzimatica intrinseca, è servenu cum'è adattatori molecolari103,104.Cinque isoformes (α-1, β-1, β-2, γ-1 è γ-2) sò state identificate chì mostranu l'espressione specificu di u tissutu, cù l'isoforma α-1 espressa principalmente in u tissutu musculu striatu 105 .I sintrofini sò proteine ​​​​adaptatori impurtanti chì facilitanu a cumunicazione trà distrofina è molécule di signalazione, cumprese l'ossidu nitricu sintasi neuronale (nNOS) in u musculu scheletric106.L'α-sintrofina interagisce direttamente cù u duminiu di ripetizione di spettrina di distrofina 16-17, chì a so volta si lega à u motivu di legame nNOS106,107 PDZ.
Syntrophins ancu interagisce cù distrobrevin via i domini di ubligatoriu PH2 è SU, è ancu interagiscenu cù u citoscheletru di l'actina 108.En effet, les syntrofines semblent jouer un rôle particulièrement important dans la régulation de la dynamique du cytosquelette, et les isoformes α et β sont capables d'interagir directement avec F-actin 108 et donc probablement jouer un rôle dans la régulation de la tensegrité et la biomécanique des cellules. effettu.Inoltre, i syntrophins sò stati dimustrati per regulà u citoscheletru attraversu Rac1109.
A modulazione di i livelli di sintrofina pò restaurà a funzione, è un studiu recente cù mini-distrofina hà dimustratu chì a custruzzione ΔR4-R23/ΔCT hè stata capace di restaurà l'α-sintrofina è altre proteine ​​​​DGC à livelli paragunabili à i cardiomiociti WT mdx.
In più di u so rolu in a regulazione di u citoscheletru, i syntrophini sò ancu ben documentati in a regulazione di i canali ioni 111,112,113.U mutivu di ubligatoriu PDZ di syntrophins regula u canali Nav1.5111 dipendente da a tensione cardiaca, chì ghjoca un rolu chjave in stabilisce l'excitabilità è a cunduzzione cardiaca.Curiosamente, in u mudellu di mouse mdx, i canali Nav1.5 sò stati trovati per esse regulati è arritmii cardiaci sò stati truvati in l'animali 111.Inoltre, una famiglia di canali ionici meccanosensitivi, u canali potenziale di u receptore transitoriu (TRPC), hè statu dimustratu per esse regulatu da α1-sintrofina in u tissue cardiacu 113 è l'inibizione TRPC6 hè stata dimustrata per migliurà l'arritmia in u mudellu di mouse DMD112.L'attività TRPC6 aumentata in DMD hè stata rappurtata per risultà in arritmia cardiaca, chì sò allivati ​​quandu si cunghjunghjenu cù PKG 112.Meccanicamente, a depletion di distrofina prumove un afflussu di [Ca2 +] i stirmentatu chì agisce upstream di TRPC6 per attivà lu, cum'è mostra in cardiomyocytes è cellule di musculus lisci vascular112,114.L'iperattivazione di TRPC6 per allungamentu face un meccanosensore maiò è un target terapeuticu potenziale in DMD112,114.
A perdita di distrofina porta à lisi o suppressione marcata di tuttu u cumplessu DGC, cù a perdita sussegwente di parechje funzioni meccanoprotettive è mechanotransduction, risultatu in u fenotipu catastròficu vistu in u tissutu musculu striatu in DMD.Dunque, pò esse ragiunate per cunsiderà chì i RSKs travaglianu in cuncertu è chì i cumpunenti individuali sò dipendenu da a presenza è u funziunamentu di l'altri cumpunenti.Questu hè sopratuttu veru per a distrofina, chì pare esse necessariu per l'assemblea è a localizazione di u cumplessu di sarcolemma in cardiomyocytes.Ogni cumpunente ghjoca un rolu unicu in cuntribuisce à l'estabilizazione generale di u sarcolema, a localizazione di e proteine ​​​​accessorii chjave, a regulazione di i canali ioni è l'espressione genica, è a perdita di una sola proteina in u DGC porta à a disregulazione di tuttu u miocardiu.
Cum'è mostratu sopra, assai proteini DGC sò implicati in mechanotransduction è signaling, è a distrofina hè particularmente adattata à questu rolu.Se DGC hè situatu in i costi, questu cunfirma l'opinione chì participa à a meccanotransduzzione cù integrini.Cusì, i DGC subiscenu fisicamente un trasferimentu di forza anisotropicu è participanu à a riarrangiamentu meccanosensoriale è citoscheletale di u microambientu intracellulare, in cunfurmità cù u mudellu di tensegrità.Inoltre, Dp427m tampona e forze biomeccaniche entranti espansione e ripetizioni di spettrina in u so dominiu core centrale, agiscenu cusì cum'è meccanoprotettore mantenendu una forza di svolgimentu di 25 pN in una gamma estesa di 800 nm.Per splitting, a distrofina hè capaci di "buffer" a forza di cuntrazione-rilassazione prodotta da i cardiomiociti10.Data a diversità di proteine ​​​​è fosfolipidi chì interagiscenu cù i domini di ripetizione di spettrina, hè interessante di specularà se u svolgimentu di a ripetizione di spettrina altera a cinetica di legame di e proteine ​​​​meccanosensibili in una manera simile à quella di talin116,117,118.Tuttavia, questu ùn hè ancu statu determinatu è più investigazione hè necessaria.