Forskning oppdager enzymer som er avgjørende for å opprettholde hjertehelsen

Forskning oppdager enzymer som er avgjørende for å opprettholde hjertehelsen

En ny studie har identifisert et enzym som spiller en viktig rolle i å absorbere unødvendige eller skadede proteiner i hjertet – en viktig prosess for å opprettholde hjertehelsen.

I studien fant forskerne at lave nivåer av et enzym kalt ubiquitin-spesifikk peptidase 5, eller USP5, førte til oppbygging av proteiner i hjertemuskelceller og utløste en type hjertesykdom kalt utvidet kardiomyopati i dyremodeller.

Studien ble ledet av Max Planck Institute for Heart and Lung Research (MPI HLR) og involverte forskere fra Randall Center for Cell & Molecular Biophysics ved King's College London BHF Centre of Research Excellence. Resultatene ble publisert iVitenskapen går videre.

USP5 -beskyttende styrker

Å opprettholde balansen mellom nye proteiner og bygge opp gamle eller defekte i hjertet er viktig for hjertehelsen. Kroppen har spesielle avfallshåndteringsfabrikker (kalt proteasomer) som bryter ned proteiner når de blir skadet eller ikke lenger er nødvendige. Men når denne prosessen går galt, kan proteiner bygge seg opp og svekke hjertets funksjon, noe som fører til hjertesykdom.

Hjertesykdom forårsaket av akkumulering av ikke-funksjonelt protein "søppel" (proteinopatier) er en vanlig årsak til hjertesvikt. Det finnes ingen årsaksbehandlinger for disse sykdommene. Å identifisere nye veier til grunnårsaken - akkumulering av feilfoldet protein "søppel" - kan lindre mange av disse tilstandene. "

Professor Mathias Gautel, professor i molekylær kardiologi ved King's og medforfatter i studien

Når proteiner er klare til å brytes ned, blir de "merket" med en molekylær markør kalt ubiquitin slik at de kan transporteres til proteasomet. Før proteinet kommer inn i proteasomet, holdes ubiquitin-taggen og brytes av for å brukes igjen. USP5 spiller en avgjørende rolle i resirkulering av ubiquitin-taggen for å sikre en balanse mellom proteingenerering og nedbrytning.

I jakten på nye terapeutiske tilnærminger, viste MPI HLR-forskere at i musemodeller forårsaker lave nivåer av USP5 utvidet kardiomyopati - en tilstand der ett eller begge hjertekamrene forstørres, og reduserer deres evne til å trekke seg sammen.

"Ved bruk av genetisk manipulasjon deaktiverte vi USP5 spesifikt i hjertemuskelcellene til voksne dyr. Når USP5 manglet, utviklet dyrene utvidet kardiomyopati som et resultat."

"Ved å bruke magnetisk resonansavbildning (MRI), viste vi at disse dyrene hadde betydelig forstørrede hjerter og kraftig redusert pumpekapasitet," legger Yvonne Eibach, doktorgradsforsker ved MPI HLR og medforfatter av artikkelen.

Forskerne viste at når de økte USP5-nivåene i cellekulturer og musemodeller av kardiomyopati, ble hjertecellene renset for "søppel"-proteinet. Mus med økte nivåer av USP5 var i stand til å takle det bedre når hjertet deres ble plassert under økt trykkstress, noe som sees ved tilstander som høyt blodtrykk. Disse eksperimentene trekker på Gautel-laboratoriets ekspertise på å studere defekte proteiner involvert i hjertesykdom.

Et potensielt terapeutisk mål

"Vår studie viser hvilken rolle ubiquitinkjederesirkulering spiller i utvidet kardiomyopati, som USP5 er essensielt for for første gang. Vi antar at utviklingen av sykdommen går sakte," sier professor Thomas Braun fra MPI HLR, seniorforfatter av studien.

Forskerne understreker at omfattende videre forskning er nødvendig for å avgjøre om USP5 kan være et mål for utvikling av legemidler. Som neste trinn planlegger teamene å undersøke mekanismene som fører til USP5-proteintap ved utvidet kardiomyopati.

"Hvis effektive og praktiske måter kan bli funnet for å endre USP5-nivåer i hjerteceller, med utgangspunkt i celle- og dyremodeller, kan dette bane vei for å utvikle nye terapier mot et bredt spekter av hjertesykdommer," legger professor Gautel til.

Kilder: