Hypertrophic cardiomyopathy R403Q mutation in rabbit β-myosin reduces contractile function at the molecular and myofibrillar levels

doi:10.1073/pnas.1802967115

.2018年10月30日；115(44):11238-11243.

doi:10.1073/pnas.1802967115。 Epub 2018年10月15日。

兔β-肌球蛋白中肥厚型心肌病R403Q突变在分子和肌原纤维水平上降低收缩功能

苏珊·洛维¹, 维拉·布雷顿², 彼得兰·乔尔², 凯萨琳·M·特里布斯², 詹姆斯·古利克^三, 杰弗里·罗宾斯^三, 阿尔伯特·卡尔加诺夫⁴, Anabelle S Cornachione公司⁴, 迪尔森·E·拉西尔⁴

附属公司

¹佛蒙特大学分子生理学和生物物理系，弗吉尼亚州伯灵顿，邮编：05405；Susan.lowey@uvm.edu。
²弗吉尼亚州伯灵顿佛蒙特大学分子生理学和生物物理系，邮编：05405。
^三俄亥俄州辛辛那提市儿童医院医疗中心分子心血管生物学科，邮编：45229。
⁴加拿大魁北克省蒙特利尔市麦吉尔大学运动与体育系H2W 1S4。

PMID： 30322937
PMCID公司：项目经理6217429
内政部： 10.1073/pnas.1802967115

兔β-肌球蛋白中肥厚型心肌病R403Q突变在分子和肌原纤维水平上降低收缩功能

苏珊·洛维等。美国国家科学院程序. 2018.

.2018年10月30日；115(44):11238-11243.

doi:10.1073/pnas.1802967115。 Epub 2018年10月15日。

作者

附属公司

¹佛蒙特大学分子生理学和生物物理系，弗吉尼亚州伯灵顿，邮编：05405；Susan.lowey@uvm.edu。
²弗吉尼亚州伯灵顿佛蒙特大学分子生理学和生物物理系，邮编：05405。
^三俄亥俄州辛辛那提市儿童医院医疗中心分子心血管生物学科，邮编：45229。
⁴加拿大魁北克省蒙特利尔市麦吉尔大学运动与体育系H2W 1S4。

PMID： 30322937
PMCID公司：项目经理6217429
内政部： 10.1073/pnas.1802967115

摘要

1990年，塞德曼夫妇证明，人类心肌β-肌球蛋白重链（MHC）中的单点突变R403Q导致了家族性肥厚性心肌病（HCM）的一种特别恶性形式【Geisterfer-Lowrance AA等人（1990）Cell 62:999-1006】。自那时以来，已有300多个β-MHC突变被报道，但对MYH7基因中的一个错义突变如何导致心脏病的认识仍然很差。先前对转基因小鼠模型的研究表明，肌球蛋白表型取决于突变是在α-MHC骨架中还是在β-MHC骨架中。这导致了在β-MHC骨架中产生R403Q突变的转基因兔模型。我们发现，异二聚体R403Q肌球蛋白的体外运动性显著降低，而R403Q亚片段-1的肌动蛋白活化ATP酶活性与非转基因同卵双胞胎的肌球蛋白活性大致相同。与非转基因肌原纤维相比，从R403Q转基因兔心室中分离出的单个肌原纤维经原子力显微镜分析显示，肌原纤维的力发展和松弛速度降低，并实现了较低的稳态等长力水平。从比目鱼肌分离出的肌原纤维也有类似的结果。为R403Q心室肌纤维确定的力-速度关系显示，在负荷下缩短的速度降低，导致功率输出减少。我们的结论是，无论是用孤立的分子还是肌原纤维天然粗纤维中的有序分子进行实验，β-心肌肌球蛋白R403Q突变都会导致功能丧失。

关键词：心肌肌球蛋白；肥厚性心肌病；肌原纤维动力学；肌原纤维输出功率。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数字

**图1。**
肌动蛋白-肌球蛋白界面的心肌病循环模型。利用冷冻电子显微镜获得了一种与Factin/原肌球蛋白结合的人类非肌肉肌球蛋白的结构，其近原子分辨率为3.9º（43）。CM-loop（鲑鱼）形成一条反平行β链，它是上部50-kDa运动结构域与肌动蛋白（灰色）相互作用的主要部位。这个高度有序的环在所有肌球蛋白II亚型中都是保守的，并且主要通过与肌动蛋白的疏水相互作用来稳定。β-心肌肌球蛋白R403Q突变影响的模型提出精氨酸403（红色）与相邻β链上的酪氨酸残基（PDB ID代码5JLH）相互作用，该位点的突变减弱了CM-loop与肌动蛋白的相互作用（43）。

**图2。**
(A类)将His标记的R403Q兔肌球蛋白应用于镍相关柱：峰1为流通峰；峰2含有以15mM咪唑洗脱的非特异性结合的肌球蛋白；峰3是在120 mM咪唑洗脱下特异性结合的His-tagged肌球蛋白。抗-His抗体与峰1和峰3反应，但与峰2不反应。任何反应性肌球蛋白必须至少在一条链上包含R403Q突变，因为R403Q与His-tag在同一cDNA结构上克隆在一起。根据峰3的产量除以三个峰的总蛋白产量估计的突变蛋白百分比约为10%R403Q肌球蛋白。(B类)混合组分的SDS凝胶：（通道1）初始粗肌球蛋白，（通道2）流通组分，（通道3）非特定结合组分，以及（通道4）在120 mM咪唑洗脱下的特定结合肌球蛋白。(C类)用低离子强度的α-糜蛋白酶消化粗His-tagged肌球蛋白，将上清液（通道1）应用于与肌球蛋白相同的螯合柱，用120 mM咪唑洗脱纯R403Q S1（通道2）。

**图3。**
30℃下突变体R403Q兔S1和NTG兔S1的肌动蛋白激活MgATPase活性。数据表示至少三个独立S1制剂的多次测量的平均值。误差条为SD。数据拟合到Michaelis–Menten方程以获得*V（V）*_最大值和*K（K）*_米值。NTG S1有一个*V（V）*_最大值7.90±0.41秒⁻¹（95%可信区间7.09–8.94）与7.02±0.36秒相比⁻¹R403Q S1（95%置信区间6.30–7.98）。这个*K（K）*_米值在~41µM时也相似。

**图4。**
通过30°C下体外运动试验比较R403Q肌球蛋白和天然兔肌球蛋白的肌动蛋白丝速度。(上部)直方图来自NTG肌球蛋白；(下部)TG肌球蛋白的组织图。活动灯丝的数量为n个每个直方图用高斯拟合以获得平均速度和SD（20）。这两种方法有显著差异(*P（P）*< 0.0001,z测试）。至少有三个独立的准备工作给出了与此处显示的代表性数据集类似的平均速度。

**图5。**
单个兔肌原纤维的动力学。(A类)实验浴中两个微针之间附着有条纹肌原纤维的图片。(B类)使用从NTG和TG心室分离的肌原纤维进行实验期间收集的代表性力量痕迹。肌原纤维完全激活后，实施缩短拉伸方案，在此期间力下降，然后重新发展到新的稳定状态。TG肌原纤维中的力较小。初始激活期间的力发展速率(k个_行为)，缩短拉伸后强制重新开发(k个_信托收据)和放松(k个_相对)TG肌原纤维的速度较慢。另见*SI附录*，图S1.

**图6。**
平均值（±SEM）(A类)力(B类)k个_行为, (C类)k个_信托收据、和(D类)k个_相对从NTG（黑色）和TG（红色）肌肉中分离出比目鱼肌和心室肌原纤维。统计学*P（P）*值是在以下条件下获得的t吨在每种情况下对两组肌原纤维进行比较的测试。样本大小如下。比目鱼肌：8只NTG兔（63个实验）；9只TG兔（68个实验）。心室：8只NTG兔（56次实验）；9只TG兔（71个实验）。详情请参阅*SI附录*，表S2.

**图7。**
力-速度关系(A类)用从NTG（黑色）和TG（红色）心室分离的肌原纤维获得。用实线描述的曲线是通过用希尔方程拟合数据得到的(*v+b版*) (*F+a公司*)=b(F类_o个 *+一个*)，其中F类就是力量，*v（v）*是速度，F类_o个是最大等距力，一和b是常量。TG肌原纤维的曲线向下移动。(B类)从NTG和TG心室分离肌原纤维获得的功率-速度曲线。TG肌原纤维的功率较小。希尔方程的值如所示*SI附录*，表S3归一化前的曲线如所示*SI附录*，图S2.

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

肥厚型心肌病R403Q突变对α-或β-肌球蛋白重链骨架的功能影响不同。
Lowey S、Lesko LM、Rovner AS、Hodges AR、White SL、Low RB、Rincon M、Gulick J、Robbins J。 Lowey S等人。生物化学杂志。2008年7月18日；283(29):20579-89. doi:10.1074/jbc。M800554200.电子出版2008年5月13日。生物化学杂志。2008 PMID：18480046 免费PMC文章。
【家族性肥厚性心肌病：基因、突变和动物模型。综述】。
Ramírez光盘，Padrón R。 Ramírez CD等人。投资诊所。2004年3月；45(1):69-99. 投资诊所。2004. PMID：15058760 审查。西班牙语。
杂合小鼠心肌FHC肌球蛋白突变R403Q和R453C的差异跨桥动力学。
Palmer BM、Fishbaugher DE、Schmitt JP、Wang Y、Alpert NR、Seidman CE、Seidan JG、VanBuren P、Maughan DW。 Palmer BM等人。美国生理学杂志《心循环生理学》。2004年7月；287（1）：H91-9。doi:10.1152/ajpheart.01015.2003。Epub 2004年3月4日。美国生理学杂志《心循环生理学》。2004 PMID：15001446
家族性肥厚性心肌病相关位点肌球蛋白重链突变的功能后果。
洛维·S。洛维·S。《心血管医学趋势》，2002年11月；12(8):348-54. doi:10.1016/s1050-1738（02）00181-0。《心血管医学趋势》，2002年。 PMID：12536121 审查。
人类β-心肌肌球蛋白重链中的点突变对肌群结构和组装有不同的影响：ATP结合位点的改变破坏了粗丝和细丝，而肥厚型心肌病突变显示正常组装。
贝克尔KD、哥特沙尔KR、希基R、佩里亚德JC、钱恩KR。 Becker KD等人。细胞生物学杂志。1997年4月7日；137(1):131-40. doi:10.1083/jcb.137.1.131。细胞生物学杂志。1997 PMID：9105042 免费PMC文章。

查看所有类似文章

引用人

不完全渗透性肥厚型心肌病2007年5月G256E突变导致收缩过度和线粒体呼吸增加。
Lee S、Vander Roest AS、Blair CA、Kao K、Bremner SB、Childers MC、Pathak D、Heinrich P、Lee D、Chirikian O、Mohran SE、Roberts B、Smith JE、Jahng JW、Paik DT、Wu JC、Gunawardane RN、Ruppel KM、Mack DL、Pruitt BL、Regnier M、Wu SM、Spudich JA、Bernstein D。 Lee S等人。美国国家科学院院刊2024年5月7日；121（19）：e2318413121。doi:10.1073/pnas.2318413121。Epub 2024年4月29日。美国国家科学院院刊，2024年。 PMID：38683993
肥厚型心肌病的人类工程心脏组织模型概括了该病的主要特征和慢性mavacamten治疗的效果。
Wang K、Schriver BJ、Aschar-Sobbi R、Yi AY、Feric NT、Graziano议员。王凯等。 Front Bioeng生物技术公司。2023年9月8日；11:1227184. doi:10.3389/fbioe.2023.1227184。eCollection 2023年。 Front Bioeng生物技术公司。2023 PMID：37771571 免费PMC文章。
用高速AFM研究非调节和调节细丝中肌球蛋白II马达的协同性。
Matusovsky OS，Mánsson A，Rassier DE。 Matusovsky OS等人。《Gen Physiol杂志》。2023年3月6日；155（3）：e202213190。doi:10.1085/jgp.202213190。Epub 2023年1月12日。《Gen Physiol杂志》。2023 PMID：36633585 免费PMC文章。
通过细胞类型依赖和独立机制调节进化保守的肌肉肌原纤维基质。
Ajayi PT、Katti P、Zhang Y、Willingham TB、Sun Y、Bleck CKE、Glancy B。 Ajayi PT等人。国家公社。2022年5月13日；13(1):2661. doi:10.1038/s41467-022-30401-9。国家公社。2022 PMID：35562354 免费PMC文章。
肥厚型心肌病发病机制的当前假设的批判性评估。
Ušaj M、Moretto L、Mánsson A。 Ušaj M等人。国际分子科学杂志。2022年2月16日；23(4):2195. doi:10.3390/ijms23042195。国际分子科学杂志。2022 PMID：35216312 免费PMC文章。审查。

查看所有“被引用”文章

工具书类

1. Geisterfer-Lowrance AA等。家族性肥厚性心肌病的分子基础：β-心肌肌球蛋白重链基因错义突变。单元格。1990;62:999–1006.-公共医学
1. Lowey S.家族性肥厚性心肌病相关位点肌球蛋白重链突变的功能后果。《心血管医学趋势》，2002年；12:348–354.-公共医学
1. Cuda G，Fananapazir L，Epstein ND，Sellers JR。肥厚型心肌病中β-心肌肌球蛋白的体外运动活性取决于β-肌球蛋白重链基因突变的性质。肌肉研究细胞模型杂志。1997;18:275–283.-公共医学
1. Cuda G、Fananapazir L、Zhu WS、Sellers JR、Epstein ND。肥厚型心肌病患者骨骼肌β-肌球蛋白的表达和功能异常。临床投资杂志。1993;91:2861–2865.-项目管理咨询公司-公共医学
1. Palmiter KA等。家族性肥厚性心肌病患者的R403Q和L908V突变β-心肌肌球蛋白在单分子水平上表现出增强的机械性能。肌肉研究细胞模型杂志。2000;21:609–620.-公共医学

出版物类型

行动
行动

MeSH术语

行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

物质

行动
行动
行动

赠款和资金

加拿大卫生研究院/国际

LinkOut-更多资源

[1] Geisterfer-Lowrance AA等。家族性肥厚性心肌病的分子基础：β-心肌肌球蛋白重链基因错义突变。单元格。1990;62:999–1006.-公共医学

[2] Geisterfer-Lowrance AA等。家族性肥厚性心肌病的分子基础：β-心肌肌球蛋白重链基因错义突变。单元格。1990;62:999–1006.-公共医学

[3] Lowey S.家族性肥厚性心肌病相关位点肌球蛋白重链突变的功能后果。《心血管医学趋势》，2002年；12:348–354.-公共医学

[4] Lowey S.家族性肥厚性心肌病相关位点肌球蛋白重链突变的功能后果。《心血管医学趋势》，2002年；12:348–354.-公共医学

[5] Cuda G，Fananapazir L，Epstein ND，Sellers JR。肥厚型心肌病中β-心肌肌球蛋白的体外运动活性取决于β-肌球蛋白重链基因突变的性质。肌肉研究细胞模型杂志。1997;18:275–283.-公共医学

[6] Cuda G，Fananapazir L，Epstein ND，Sellers JR。肥厚型心肌病中β-心肌肌球蛋白的体外运动活性取决于β-肌球蛋白重链基因突变的性质。肌肉研究细胞模型杂志。1997;18:275–283.-公共医学

[7] Cuda G、Fananapazir L、Zhu WS、Sellers JR、Epstein ND。肥厚型心肌病患者骨骼肌β-肌球蛋白的表达和功能异常。临床投资杂志。1993;91:2861–2865.-项目管理咨询公司-公共医学

[8] Cuda G、Fananapazir L、Zhu WS、Sellers JR、Epstein ND。肥厚型心肌病患者骨骼肌β-肌球蛋白的表达和功能异常。临床投资杂志。1993;91:2861–2865.-项目管理咨询公司-公共医学

[9] Palmiter KA等。家族性肥厚性心肌病患者的R403Q和L908V突变β-心肌肌球蛋白在单分子水平上表现出增强的机械性能。肌肉研究细胞模型杂志。2000;21:609–620.-公共医学

[10] Palmiter KA等。家族性肥厚性心肌病患者的R403Q和L908V突变β-心肌肌球蛋白在单分子水平上表现出增强的机械性能。肌肉研究细胞模型杂志。2000;21:609–620.-公共医学

将引文保存到文件

电子邮件引文

添加到集合

添加到我的书目

您保存的搜索

为外部引文管理软件创建文件

您的RSS源

兔β-肌球蛋白中肥厚型心肌病R403Q突变在分子和肌原纤维水平上降低收缩功能

附属公司

兔β-肌球蛋白中肥厚型心肌病R403Q突变在分子和肌原纤维水平上降低收缩功能

作者

附属公司

摘要

利益冲突声明

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

研究材料

摘要

利益冲突声明

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

相关信息

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

研究材料