Badania odkrywają enzymy niezbędne do utrzymania zdrowia serca

Badania odkrywają enzymy niezbędne do utrzymania zdrowia serca

W nowym badaniu zidentyfikowano enzym, który odgrywa ważną rolę w wchłanianiu niepotrzebnych lub uszkodzonych białek w sercu, co jest ważnym procesem w utrzymaniu zdrowia serca.

W badaniu naukowcy odkryli, że niski poziom enzymu zwanego peptydazą specyficzną dla ubikwityny (USP5) prowadzi do gromadzenia się białek w komórkach mięśnia sercowego i wywołuje w modelach zwierzęcych rodzaj choroby serca zwanej kardiomiopatią rozstrzeniową.

W badaniu kierował Instytut Badań Serca i Płuc im. Maxa Plancka (MPI HLR) i wzięli w nim udział naukowcy z Randall Center for Cell & Molecular Biophysics w King's College London BHF Centre of Research Excellence. Wyniki opublikowano wNauka postępuje.

USP5 – siły ochronne

Utrzymanie równowagi nowych białek i odbudowa starych lub wadliwych białek w sercu jest ważne dla zdrowia serca. Organizm posiada specjalne fabryki gospodarki odpadami (zwane proteasomami), które rozkładają białka, gdy ulegną uszkodzeniu lub nie są już potrzebne. Kiedy jednak proces ten przebiega nieprawidłowo, białka mogą gromadzić się i upośledzać pracę serca, prowadząc do chorób serca.

Choroby serca spowodowane nagromadzeniem niefunkcjonalnych „śmieci” białkowych (proteinopatie) są częstą przyczyną niewydolności serca. Na te choroby nie ma leczenia przyczynowego. Identyfikacja nowych ścieżek prowadzących do pierwotnej przyczyny – nagromadzenia nieprawidłowo sfałdowanych „śmieci” białkowych – może złagodzić wiele z tych schorzeń. „

Profesor Mathias Gautel, profesor kardiologii molekularnej w King's i współautor badania

Kiedy białka są gotowe do rozkładu, są „znakowane” markerem molekularnym zwanym ubikwityną, dzięki czemu mogą zostać przetransportowane do proteasomu. Zanim białko dostanie się do proteasomu, znacznik ubikwityny jest zatrzymywany i odrywany w celu ponownego użycia. USP5 odgrywa kluczową rolę w recyklingu znacznika ubikwityny, aby zapewnić równowagę między wytwarzaniem i degradacją białka.

Poszukując nowych podejść terapeutycznych, badacze z MPI HLR wykazali, że w modelach mysich niski poziom USP5 powoduje kardiomiopatię rozstrzeniową – stan, w którym jedna lub obie komory serca powiększają się, zmniejszając ich zdolność do kurczenia się.

„Korzystając z manipulacji genetycznej, w szczególności dezaktywowaliśmy USP5 w komórkach mięśnia sercowego dorosłych zwierząt. W przypadku braku USP5 u zwierząt rozwinęła się kardiomiopatia rozstrzeniowa” – czytamy w artykule.

„Za pomocą rezonansu magnetycznego (MRI) wykazaliśmy, że te zwierzęta miały znacznie powiększone serca i znacznie zmniejszoną zdolność pompowania” – dodaje Yvonne Eibach, doktorantka w MPI HLR i współautorka artykułu.

Naukowcy wykazali, że gdy podnieśli poziom USP5 w hodowlach komórkowych i mysich modelach kardiomiopatii, komórki serca zostały oczyszczone z „śmieciowego” białka. Myszy z podwyższonym poziomem USP5 radziły sobie lepiej, gdy ich serca były poddawane zwiększonemu stresowi ciśnieniowemu, co obserwuje się w stanach takich jak wysokie ciśnienie krwi. W eksperymentach tych wykorzystano wiedzę laboratorium Gautel w zakresie badania wadliwych białek odpowiedzialnych za choroby serca.

Potencjalny cel terapeutyczny

„Nasze badanie pokazuje rolę recyklingu łańcucha ubikwityny w kardiomiopatii rozstrzeniowej, w przypadku której po raz pierwszy USP5 jest niezbędne. Zakładamy, że postęp choroby jest powolny” – mówi profesor Thomas Braun z MPI HLR, starszy autor badania.

Naukowcy podkreślają, że potrzebne są dalsze szeroko zakrojone badania, aby ustalić, czy USP5 może być celem opracowywania leków. W kolejnych krokach zespoły planują zbadać mechanizmy prowadzące do utraty białka USP5 w kardiomiopatii rozstrzeniowej.

„Jeśli uda się znaleźć skuteczne i praktyczne sposoby zmiany poziomów USP5 w komórkach serca, zaczynając od modeli komórkowych i zwierzęcych, może to utorować drogę do opracowania nowych terapii przeciwko szerokiemu zakresowi chorób serca” – dodaje profesor Gautel.

Źródła: