Изменение фосфорилирования тирозина в сердечном протеоме и пути EGFR способствуют гипертрофической кардиомиопатии.

Биология связи, том 5, Номер статьи: 1251 (2022) Цитировать эту статью

1116 Доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Изменения фосфорилирования серина/треонина в сердечном протеоме являются признаком сердечной недостаточности. Однако вклад фосфорилирования тирозина (pTyr) в патогенез гипертрофии сердца остается неясным. Мы используем глобальное картирование для обнаружения и количественной оценки сайт-специфического pTyr в двух моделях сердечных гипертрофических мышей, т.е. сердечной сверхэкспрессии ErbB2 (TgErbB2) и тяжелой цепи α-миозина R403Q (R403Q-αMyHC Tg), по сравнению с контрольными сердцами. Таким образом, у мышей TgErbB2 наблюдаются значительные фосфопротеомные изменения при правожелудочковой кардиомиопатии, гипертрофической кардиомиопатии (ГКМП) и дилатационной кардиомиопатии (ДКМП). С другой стороны, мыши R403Q-αMyHC Tg показали, что путь EGFR1 является центральным для сердечной гипертрофии, наряду с активацией ангиопоэтина, ErbB, гормона роста и сигнальных путей хемокинов. Удивительно, но большинство белков миофиламентов скорее подавляют, чем повышают pTyr. Анализ обогащения киназ-субстратов (KSEA) показывает заметное снижение активности пути MAPK ниже k-Ras у мышей TgErbB2 и активацию путей EGFR, фокальной адгезии, PDGFR и актинового цитоскелета. Ингибирование ErbB2 in vivo с помощью AG-825 уменьшает беспорядок в кардиомиоцитах. Серин/треонин и тирозиновый фосфопротеом подтверждают описанные выше пути и эффективность лечения AG-825. Т.о., измененный pTyr может играть регуляторную роль в моделях гипертрофии сердца.

Семейная гипертрофическая кардиомиопатия (ГКМП) увеличивает толщину стенки левого желудочка (ЛЖ); Аномальные условия нагрузки не могут объяснить это изменение. Мутации в генах, кодирующих белки саркомера, часто встречаются у пациентов с ГКМП (40–60%)1. Изучение посттрансляционных модификаций (ПТМ) белков саркомера (или белков, обрабатывающих Ca2+) может дать уникальную возможность лучше понять, как генетические нарушения приводят к сердечной дисфункции, и обнаружить потенциальные мишени для терапии2,3,4. Например, PTM сердечного тропонина I (cTnI), белка саркомера, центрально участвующего в регуляции сократимости миокарда, были тщательно изучены, особенно на предмет функциональной роли протеинкиназы А-зависимого фосфорилирования5. Примечательно, что фосфорилирование cTnI-S22/23 — одного из наиболее важных регуляторных участков cTnI — подавляется при сердечной недостаточности (СН)6 и приводит к сократительной дисфункции7.

Фосфорилирование тирозина (pTyr) необходимо для структурного развития сердца и организации миофибрилл во время эмбриогенеза8,9. Например, некоторые тирозинфосфатазы связаны с болезнями сердца и даже предлагаются в качестве терапевтической мишени при некоторых состояниях. Более того, мутации нерецептора тирозин-протеинфосфатазы 11 типа (PTPN11) могут привести к ГКМП или дилатационной кардиомиопатии (ДКМП)10,11. В сердце PTPN11, вероятно, играет роль в систолической дисфункции, вызванной перегрузкой давлением12. Кислая фосфатаза 1 (ACP1) — еще одна тирозинфосфатаза, связанная с патофизиологией сердца. Соответственно, его удаление защищает от стресс-индуцированной кардиомиопатии13. Наша группа впервые показала, что фосфорилирование cTnI-Y26 легко обнаруживается в сердцах здоровых людей и подавляется при HF и DCM14 человека. Однако то, как эти изменения способствуют возникновению и прогрессированию сердечно-сосудистых заболеваний, остается плохо изученным. Лучшее понимание дополнительных сайт-специфичных изменений отдельных тирозин-фосфорилированных сайтов существенно помогло бы в этом направлении.

В настоящем исследовании применялся метод количественной глобальной протеомики фосфотирозина без меток и тандемной массовой маркировки (TMT), чтобы определить, какие сайты саркомера изменили количество фосфорилирования Tyr в определенных сайтах в двух неродственных моделях HCM. Первая модель является вторичной по отношению к сверхэкспрессии тирозинкиназного рецептора ErbB215,16. Второй излагает особенности заболевания человека, а точнее, мутацию R403Q тяжелой цепи миозина белка миофиламента, характерную для семейного HCM17. У мышей TgErbB2 первоначально развивается поразительная концентрическая гипертрофия сердца, которая развивается в диффузный фиброз и беспорядок миоцитов16 при ГКМП. Эта линия мышей также имеет аномальную переработку кальция, склонна к аритмиям и развитию гипертрофической обструктивной кардиомиопатии2. Аналогично, мыши R403Q-αMyHC воспроизводят семейную ГКМП человека путем прогрессирования от легкой гипертрофии и фиброза до явного нарушения миоцитов, СН и аритмий17.