Η έρευνα ανακαλύπτει ένζυμα που είναι απαραίτητα για τη διατήρηση της υγείας της καρδιάς

Η έρευνα ανακαλύπτει ένζυμα που είναι απαραίτητα για τη διατήρηση της υγείας της καρδιάς

Μια νέα μελέτη εντόπισε ένα ένζυμο που παίζει σημαντικό ρόλο στην απορρόφηση περιττών ή κατεστραμμένων πρωτεϊνών στην καρδιά - μια σημαντική διαδικασία για τη διατήρηση της υγείας της καρδιάς.

Στη μελέτη, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα χαμηλά επίπεδα ενός ενζύμου που ονομάζεται ειδική για την ουβικιτίνη πεπτιδάση 5, ή USP5, οδήγησαν στη συσσώρευση πρωτεϊνών στα κύτταρα του καρδιακού μυός και πυροδότησε έναν τύπο καρδιακής νόσου που ονομάζεται διατατική μυοκαρδιοπάθεια σε ζωικά μοντέλα.

Η μελέτη διεξήχθη από το Max Planck Institute for Heart and Lung Research (MPI HLR) και συμμετείχαν ερευνητές από το Randall Center for Cell & Molecular Biophysics στο King's College London BHF Centre of Research Excellence. Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στοΗ επιστήμη προχωρά.

USP5 -προστατευτικές δυνάμεις

Η διατήρηση της ισορροπίας των νέων πρωτεϊνών και η συσσώρευση παλαιών ή ελαττωματικών στην καρδιά είναι σημαντική για την υγεία της καρδιάς. Το σώμα διαθέτει ειδικά εργοστάσια διαχείρισης απορριμμάτων (που ονομάζονται πρωτεασώματα) που διασπούν τις πρωτεΐνες όταν καταστραφούν ή δεν χρειάζονται πλέον. Αλλά όταν αυτή η διαδικασία πάει στραβά, οι πρωτεΐνες μπορεί να συσσωρευτούν και να βλάψουν τη λειτουργία της καρδιάς, οδηγώντας σε καρδιακές παθήσεις.

Οι καρδιακές παθήσεις που προκαλούνται από τη συσσώρευση μη λειτουργικών πρωτεϊνικών «σκουπιδιών» (πρωτεϊνοπάθειες) είναι μια κοινή αιτία καρδιακής ανεπάρκειας. Δεν υπάρχουν αιτιολογικές θεραπείες για αυτές τις ασθένειες. Ο εντοπισμός νέων μονοπατιών προς τη βασική αιτία - τη συσσώρευση λανθασμένων πρωτεϊνών "σκουπίδια" - θα μπορούσε να ανακουφίσει πολλές από αυτές τις καταστάσεις. "

Καθηγητής Mathias Gautel, καθηγητής Μοριακής Καρδιολογίας στο King's και συν-συγγραφέας στη μελέτη

Όταν οι πρωτεΐνες είναι έτοιμες να διασπαστούν, «επισημαίνονται» με έναν μοριακό δείκτη που ονομάζεται ουβικιτίνη, ώστε να μπορούν να μεταφερθούν στο πρωτεάσωμα. Πριν η πρωτεΐνη εισέλθει στο πρωτεάσωμα, η ετικέτα ουβικιτίνης συγκρατείται και αποκόπτεται για να χρησιμοποιηθεί ξανά. Το USP5 διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στην ανακύκλωση της ετικέτας ουβικιτίνης για να διασφαλιστεί η ισορροπία μεταξύ της παραγωγής και της αποικοδόμησης πρωτεΐνης.

Στην αναζήτηση νέων θεραπευτικών προσεγγίσεων, οι ερευνητές του MPI HLR έδειξαν ότι σε μοντέλα ποντικών, τα χαμηλά επίπεδα USP5 προκαλούν διατατική μυοκαρδιοπάθεια - μια κατάσταση κατά την οποία ο ένας ή και οι δύο θάλαμοι της καρδιάς διευρύνονται, μειώνοντας την ικανότητά τους να συστέλλονται.

"Χρησιμοποιώντας γενετική χειραγώγηση, απενεργοποιήσαμε ειδικά το USP5 στα κύτταρα του καρδιακού μυός των ενήλικων ζώων. Όταν το USP5 έλειπε, τα ζώα ανέπτυξαν διατατική μυοκαρδιοπάθεια ως αποτέλεσμα".

«Χρησιμοποιώντας μαγνητική τομογραφία (MRI), δείξαμε ότι αυτά τα ζώα είχαν σημαντικά διευρυμένες καρδιές και πολύ μειωμένη ικανότητα άντλησης», προσθέτει η Yvonne Eibach, διδακτορική ερευνήτρια στο MPI HLR και συν-επικεφαλής της εργασίας.

Οι ερευνητές έδειξαν ότι όταν αύξησαν τα επίπεδα USP5 σε κυτταροκαλλιέργειες και μοντέλα μυοκαρδιοπάθειας σε ποντίκια, τα καρδιακά κύτταρα καθαρίστηκαν από την πρωτεΐνη «σκουπίδια». Τα ποντίκια με αυξημένα επίπεδα USP5 μπόρεσαν να αντεπεξέλθουν καλύτερα όταν οι καρδιές τους τέθηκαν υπό αυξημένο στρες πίεσης, το οποίο παρατηρείται σε καταστάσεις όπως η υψηλή αρτηριακή πίεση. Αυτά τα πειράματα βασίζονται στην τεχνογνωσία του εργαστηρίου Gautel στη μελέτη ελαττωματικών πρωτεϊνών που εμπλέκονται σε καρδιακές παθήσεις.

Ένας πιθανός θεραπευτικός στόχος

"Η μελέτη μας δείχνει το ρόλο της ανακύκλωσης της αλυσίδας ουβικιτίνης στη διατατική μυοκαρδιοπάθεια, για την οποία το USP5 είναι απαραίτητο για πρώτη φορά. Υποθέτουμε ότι η εξέλιξη της νόσου είναι αργή", λέει ο καθηγητής Thomas Braun από το MPI HLR, ανώτερος συγγραφέας της μελέτης.

Οι ερευνητές τονίζουν ότι απαιτείται εκτενής περαιτέρω έρευνα για να προσδιοριστεί εάν το USP5 θα μπορούσε να αποτελέσει στόχο για την ανάπτυξη φαρμάκων. Ως επόμενα βήματα, οι ομάδες σχεδιάζουν να διερευνήσουν τους μηχανισμούς που οδηγούν στην απώλεια πρωτεΐνης USP5 στη διατατική μυοκαρδιοπάθεια.

«Εάν βρεθούν αποτελεσματικοί και πρακτικοί τρόποι για την αλλαγή των επιπέδων USP5 στα καρδιακά κύτταρα, ξεκινώντας από κυτταρικά και ζωικά μοντέλα, αυτό θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για την ανάπτυξη νέων θεραπειών ενάντια σε ένα ευρύ φάσμα καρδιακών παθήσεων», προσθέτει ο καθηγητής Gautel.

Πηγές: