Niniejszy przegląd koncentruje się głównie na strukturze, funkcji sarko(endo)plazmocytarnej pompy wapniowej (SERCA) i jej roli w genezie arytmii. (SERCA) i jej roli w genezie arytmii. SERCA jest białko błonowe, które należy do rodziny ATPaz przenoszących jony typu P. ATPazy i pompuje wolny wapń cytozolowy do magazynów wewnątrzkomórkowych. Aktywny transport Ca2+ jest osiągany, zgodnie z modelem E1-E2, zmieniając strukturę SERCA przez Ca2+. Powinowactwo miejsc wiążących Ca2+ waha się od wysokiego (E1) do niskiego (E2). niskiego (E2). Zidentyfikowano trzy różne geny SERCA - SERCA1, SERCA2 i SERCA3. SERCA jest reprezentowana głównie przez izoformę SERCA2a w sercu. W mięśnia sercowego, podczas skurczu, depolaryzacja wyzwala uwalnianie Ca2+ z siateczki sarkoplazmatycznej z siateczki sarkoplazmatycznej (SR) i rozpoczyna skurcz. Podczas rozkurczu następuje następuje rozluźnienie mięśni, ponieważ Ca2+ jest ponownie usuwany z cytozolu, głównie przez akumulację w SR poprzez działanie SERCA2a. Głównym regulatorem SERCA2a jest fosfolamban, a innym proteolipidem regulującym SERCA jest sarkolipina. Istnieje Istnieje wiele badań dotyczących wpływu zmniejszonej i/lub zwiększonej aktywności SERCA w genezie arytmii. W rzeczywistości zarówno spadek, jak i wzrost aktywności SERCA w sercu powoduje pewne mechanizmy patologiczne, takie jak niewydolność serca i arytmia. arytmia. --- Homeostaza wapnia w retikulum endoplazmatycznym jest zaangażowana w wiele sygnalizację, a także funkcje "utrzymywania domu", które kontrolują wzrost komórek, różnicowanie lub apoptozę w każdej komórce ludzkiej/eukariotycznej. Wapń jest aktywnie gromadzony w retikulum endoplazmatycznym przez ATPazy transportu wapnia Sarco/Endoplasmic Reticulum Calcium (enzymy SERCA). Zależny od SERCA transport wapnia jest jedynym mechanizmem mechanizm pobierania wapnia w tej organelli, a zatem regulacja funkcji SERCA przez komórkę stanowi SERCA przez komórkę stanowi kluczowy mechanizm regulacji homeostazy wapnia w endoplazmie. homeostazy wapnia w retikulum endoplazmatycznym w zależności od typu komórki i jej stanu stanu różnicowania. Bezpośrednia farmakologiczna modulacja aktywności SERCA wpływa na różnicowanie i przeżywalność komórek. Poziomy ekspresji SERCA mogą ulegać znaczącym zmianom podczas różnicowania komórek lub nowotworzenia, prowadząc do modyfikacji magazynowania wapnia w retikulum endoplazmatycznym. W kilku typach komórek takich jak komórki pochodzenia krwiotwórczego lub różne komórki nabłonkowe, dwa geny SERCA (SERCA2 i SERCA3) ulegają jednoczesnej ekspresji. Poziomy ekspresji SERCA3, pompy wapniowej o niższym powinowactwie do wapnia, są bardzo zmienne. W kilku systemach komórkowych ekspresja SERCA3 jest selektywnie indukowana podczas różnicowania, natomiast podczas nowotworzenia i transformacji blastycznej ekspresja SERCA3 jest zmniejszona. Obserwacje te wskazują na istnienie wzajemnego oddziaływania, poprzez regulacja poziomów SERCA3, między homeostazą wapnia w retikulum endoplazmatycznym a kontrolą różnicowania komórek i pokazują, że homeostaza wapnia w retikulum endoplazmatycznym może ulegać przebudowie podczas różnicowania. Badanie Badanie anomalii różnicowania retikulum endoplazmatycznego w komórkach nowotworowych i komórkach białaczkowych może być przydatne dla lepszego zrozumienia wkładu sygnalizacji wapniowej w tworzeniu złośliwych fenotypów. --- Chociaż terapie farmakologiczne przyniosły korzyści w postaci zmniejszenia śmiertelności niewydolności serca, rosnąca częstość występowania tej choroby wymaga nowych podejść do walki z jej obciążeniem dla zdrowia. Dwadzieścia pięć lat temu nieprawidłowy cykl wapniowy został zidentyfikowano jako cechę charakterystyczną niewydolnego ludzkiego mięśnia sercowego. Sarkoplazmatyczna (SERCA2a), sarkoplazmatyczna pompa wapniowa, została uznana za kluczowy czynnik w niewydolności mięśnia sercowego. okazała się kluczowym czynnikiem w zmianie cyklu wapniowego. Wraz z wektorów genowych, SERCA2a pojawiła się jako atrakcyjny cel kliniczny dla celów dostarczania genów. Wykorzystując konstrukty wirusa adenowirusowego, stwierdzono, że regulacja SERCA2a poprawia funkcjonowanie mięśnia sercowego w modelach zwierzęcych. Korzyści Korzyści kliniczne wynikające z nadekspresji SERCA2a zostały wykazane w badaniu fazy I badania Calcium Upregulation by Percutaneous Administration of Gene Therapy in Cardiac Disease (CUPID). Badanie to wykazało, że utrzymująca się ekspresja transgenu SERCA2a jest związana ze znaczną poprawą w powiązanych zmianach biochemicznych i objawach klinicznych niewydolności serca. W nadchodzących latach W nadchodzących latach prawdopodobnie pojawią się dodatkowe cele, które będą podatne na manipulacje genetyczne wraz z rozwojem bardziej zaawansowanych systemów wektorowych z bezpieczniejszymi metodami dostarczania. --- Sarkoplazmatyczna retikulum Ca²⁺ ATPaza (SERCA) jest związaną z błoną pompą, która wykorzystuje ATP do kierowania jonów wapnia z cytozolu miocytów przeciwko wyższemu stężeniu wapnia w retikulum sarkoplazmatycznym. stężenie wapnia w retikulum sarkoplazmatycznym. Przejścia konformacyjne związane z wiązaniem Ca²⁺ są ważne dla jego funkcji katalitycznej. Zidentyfikowaliśmy zidentyfikowaliśmy ruchy zbiorowe, które dzielą struktury krystalograficzne SERCA na wiele katalitycznie odrębnych stanów przy użyciu analizy składowych głównych. Wykorzystując symulacje dynamiki Browna, wykazaliśmy istotny wkład powierzchniowych, polarnych reszt w dyfuzyjnym napotkaniu Ca²⁺. Symulacje dynamiki molekularnej wskazują na rolę bramkowania Glu309 w wiązaniu Ca²⁺, a także późniejsze zmiany w dynamice domen cytozolowych SERCA. domen cytozolowych SERCA. Łącznie dane te zapewniają strukturalny i dynamiczny wgląd w wieloetapowy proces wieloetapowy proces obejmujący wiązanie Ca²⁺ i przejścia katalityczne. --- Tkanka tłuszczowa odgrywa kluczową rolę w regulacji metabolizmu lipidów. Wrodzona lipodystrofia typu 2 Berardinellego-Seipa (BSCL2), jedna z najcięższych lipodystrofii, jest spowodowana mutacją genu Seipin. chorób lipodystrofii, jest spowodowana mutacją genu Seipin. Seipin odgrywa ważną rolę w różnicowaniu adipocytów i homeostazie lipidów, ale jej dokładne funkcje molekularne są nadal nieznane. Tutaj pokazujemy, że Seipin fizycznie oddziałuje z sarko/endoplazmatyczną retikulum Ca(2+)-ATPazą (SERCA) zarówno u Drosophila, jak i u człowieka. SERCA, pompa wapniowa retikulum endoplazmatycznego (ER), jest wyłącznie odpowiedzialna za transport wapnia cytozolowego do światła ER. Podobnie jak Podobnie jak dSeipin, dSERCA autonomicznie promuje magazynowanie lipidów w komórkach tłuszczowych Drosophila. dSeipin wpływa na aktywność dSERCA i moduluje homeostazę wapnia wewnątrzkomórkowego. homeostazę. Specyficzne dla tkanki tłuszczowej knockdown ER do cytozolu wapnia receptora ryanodyny (RyR) częściowo przywraca magazynowanie tłuszczu w mutantach dSeipin. mutantów dSeipin. Nasze wyniki pokazują, że Seipin promuje magazynowanie tłuszczu w tkance tłuszczowej poprzez regulację wewnątrzkomórkowej homeostazy wapnia. --- Sarkoplazmatyczna retikulum Ca(2+)-ATPaza (SERCA) jest pompą o kluczowym znaczeniu dla homeostazy wapnia. homeostazy wapnia, a jej upośledzenie powoduje patologie, takie jak miopatia, niewydolność serca czy cukrzyca. niewydolność serca czy cukrzyca. Modulacja aktywności SERCA może stanowić podejście do terapii chorób z udziałem SERCA. Kwercetyna jest flawonoidem znanym z modulowania aktywności SERCA. Zbadaliśmy wpływ dziewięciu nowych pochodnych kwercetyny pochodnych kwercetyny na aktywność pompy. Stwierdziliśmy, że 5-morfolinohydroksypoxy-kwercetyna, di(prenylferuoilo)kwercetyna, di(diacetylokafeoilo)-mono-(monoacetylokafeoilo)kwercetyna i monoacetyloferuloilokwercetyna stymulowały aktywność SERCA. Wręcz przeciwnie, monochloropivaloylquercetin, tri(chloropivaloyl)quercetin, pentaacetylquercetin, tri(trimetylogalloilo)kwercetyna i dikwercetyna hamowały aktywność pompy SERCA. pompy. Aby zidentyfikować związki z potencjałem do ochrony SERCA przed wolnymi rodnikami rodnikami, oceniliśmy aktywność zmiatania wolnych rodników pochodnych kwercetyny pochodnych kwercetyny. Powiązaliśmy również lipofilowość, wskaźnik zdolności do włączenia do błony retikulum sarkoplazmatycznego, do modulatury wpływ pochodnych kwercetyny na aktywność SERCA. Oprócz jego zdolności do stymulować SERCA, di (prenylferuloilo) kwercetyna wykazała doskonałe zmiatanie rodników aktywność. --- Pompa wapniowa SERCA2a (sarkoplazmatyczna siateczkowa ATPaza wapniowa 2a), która odgrywa centralną rolę w skurczu serca, wykazuje zmniejszoną ekspresję centralną rolę w skurczu serca, wykazuje zmniejszoną ekspresję w niewydolności serca (HF). niewydolności serca (HF). Zwiększenie ekspresji SERCA2a w modelach HF poprawia czynność serca. serca. Zastosowaliśmy bezpośrednie dostarczanie do serca wirusa adenowirusowego kodującego ludzkiego SERCA2a (AAV6-hSERCA2a) w HF i normalnych modelach psów w celu zbadania bezpieczeństwa, skuteczność i wpływ immunosupresji. Psy z częstoskurczem otrzymały wstrzyknięcie do ściany lewej komory (LV) AAV6-hSERCA2a lub rozpuszczalnika. Stymulacja była kontynuowana po wstrzyknięciu przez 2 lub 6 tygodni, aż do eutanazji. Próbki tkanek/surowicy były analizowano pod kątem ekspresji hSERCA2a (Western blot) i odpowiedzi immunologicznej (histologia i przeciwciała neutralizujące AAV6). Psy bez stymulacji otrzymały AAV6-hSERCA2a i zostały analizowane po 12 tygodniach; równoległa kohorta otrzymała AAV-hSERCA2a i immunosupresję. immunosupresję. Ekspresja hSERCA2a w sercu za pośrednictwem AAV osiągnęła szczyt po 2 tygodniach a następnie spadła (do ~50%; p<0,03, 6 vs. 2 tygodnie). Końcowe rozkurczowe i końcowe skurczowe zmniejszyły się u 6-tygodniowych psów leczonych AAV6-hSERCA2a (p<0,05) podczas gdy średnice LV wzrosły u psów kontrolnych. U psów otrzymujących AAV6-hSERCA2a wytworzyły przeciwciała neutralizujące (miano ≥1:120) i naciek komórek serca. naciek komórek serca. Immunosupresja radykalnie zmniejszyła odpowiedź immunologiczną (zmniejszyła zapalenie i miana przeciwciał neutralizujących <1:20) i utrzymała ekspresję hSERCA2a ekspresję. Zatem wstrzyknięcie AAV6-hSERCA2a do serca promuje lokalną ekspresję hSERCA2a i poprawia czynność serca. Jednak poziom białka hSERCA2a jest zmniejszony przez odpowiedzi immunologiczne gospodarza. Immunosupresja łagodzi odpowiedzi immunologiczne i podtrzymuje ekspresję transgenu i może być ważnym adiuwantem dla klinicznych prób terapii genowej. próbach terapii genowej.
Jaka jest główna pompa wapniowa retikulum sarkoplazmatycznego?
Sarkoplazmatyczna retikulum Ca(2+)-ATPaza (SERCA) jest pompą kluczową dla homeostazy wapnia. SERCA jest białkiem błonowym, które należy do rodziny ATPaz przenoszących jony typu P i pompuje wolny wapń cytozolowy do magazynów wewnątrzkomórkowych.