Raziskave odkrivajo encime, ki so bistveni za ohranjanje zdravja srca

Raziskave odkrivajo encime, ki so bistveni za ohranjanje zdravja srca

Nova študija je odkrila encim, ki ima pomembno vlogo pri absorpciji nepotrebnih ali poškodovanih beljakovin v srcu – pomemben proces pri ohranjanju zdravja srca.

V študiji so raziskovalci ugotovili, da so nizke ravni encima, imenovanega ubikvitin-specifična peptidaza 5 ali USP5, povzročile kopičenje beljakovin v celicah srčne mišice in sprožile vrsto srčne bolezni, imenovane razširjena kardiomiopatija na živalskih modelih.

Študijo je vodil Max Planck Institute for Heart and Lung Research (MPI HLR) in je vključeval raziskovalce iz Randall Centra za celično in molekularno biofiziko na King's College London BHF Center of Research Excellence. Rezultati so bili objavljeni vZnanost napreduje.

USP5 - zaščitne sile

Ohranjanje ravnovesja novih beljakovin in kopičenje starih ali okvarjenih v srcu je pomembno za zdravje srca. Telo ima posebne tovarne za ravnanje z odpadki (imenovane proteasomi), ki razgrajujejo beljakovine, ko se poškodujejo ali niso več potrebne. Toda ko gre ta proces narobe, se lahko beljakovine kopičijo in poslabšajo delovanje srca, kar vodi do bolezni srca.

Srčna bolezen, ki jo povzroča kopičenje nefunkcionalnih beljakovinskih "smeti" (proteinopatije), je pogost vzrok srčnega popuščanja. Za te bolezni ni vzročnih terapij. Identifikacija novih poti do temeljnega vzroka – kopičenje napačno zvite beljakovinske »smeti« – bi lahko ublažila veliko teh stanj. “

Profesor Mathias Gautel, profesor molekularne kardiologije na King's in soavtor študije

Ko so beljakovine pripravljene za razgradnjo, so "označene" z molekularnim označevalcem, imenovanim ubikvitin, da se lahko transportirajo do proteasoma. Preden beljakovina vstopi v proteasom, se ubikvitinska oznaka zadrži in odlomi, da se ponovno uporabi. USP5 igra ključno vlogo pri recikliranju ubikvitinske oznake, da se zagotovi ravnovesje med nastajanjem in razgradnjo beljakovin.

Pri iskanju novih terapevtskih pristopov so raziskovalci MPI HLR pokazali, da na mišjih modelih nizke ravni USP5 povzročajo razširjeno kardiomiopatijo – stanje, pri katerem se ena ali obe srčni komori povečata, kar zmanjša njuno sposobnost krčenja.

"Z uporabo genske manipulacije smo posebej deaktivirali USP5 v celicah srčne mišice odraslih živali. Ko je USP5 manjkal, so živali zaradi tega razvile razširjeno kardiomiopatijo" papir.

"Z uporabo slikanja z magnetno resonanco (MRI) smo pokazali, da so imele te živali znatno povečana srca in močno zmanjšano črpalno zmogljivost," dodaja Yvonne Eibach, doktorska raziskovalka pri MPI HLR in soglavna avtorica prispevka.

Raziskovalci so pokazali, da ko so povečali raven USP5 v celičnih kulturah in mišjih modelih kardiomiopatije, so bile srčne celice očiščene "odpadnega" proteina. Miši s povišanimi ravnmi USP5 so se lahko bolje spopadle, ko so bila njihova srca izpostavljena povečanemu pritisku, kar je vidno pri pogojih, kot je visok krvni tlak. Ti poskusi temeljijo na strokovnem znanju laboratorija Gautel pri preučevanju okvarjenih beljakovin, ki so vpletene v bolezni srca.

Potencialna terapevtska tarča

"Naša študija prikazuje vlogo recikliranja ubikvitinske verige pri razširjeni kardiomiopatiji, za katero je prvič bistvenega pomena USP5. Predvidevamo, da je napredovanje bolezni počasno," pravi profesor Thomas Braun iz MPI HLR, višji avtor študije.

Raziskovalci poudarjajo, da so potrebne obsežne nadaljnje raziskave, da bi ugotovili, ali je USP5 lahko tarča za razvoj zdravil. Kot naslednji korak ekipe nameravajo raziskati mehanizme, ki vodijo do izgube beljakovin USP5 pri razširjeni kardiomiopatiji.

"Če je mogoče najti učinkovite in praktične načine za spreminjanje ravni USP5 v srčnih celicah, začenši s celičnimi in živalskimi modeli, bi to lahko utrlo pot razvoju novih terapij proti širokemu spektru bolezni srca," dodaja profesor Gautel.

Viri: