ВЛИЯНИЕ МУТАЦИИ Leu43Pro В ГЕНЕ TPM1 НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СЕРДЕЧНОГО ТРОПОМИОЗИНА

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано влияние мутации Leu43Pro в гене TPM1, кодирующем сердечную изоформу тропомиозина, на структуру и свойства молекулы тропомиозина. Для этого был получен рекомбинантный препарат тропомиозина с аминокислотной заменой L43P в обеих α-цепях двойной суперспирали тропомиозина, т. е. с заменой канонических остатков Leu43 на неканонические остатки Pro, и исследовано влияние этой замены на структурно-функциональные свойства тропомиозина. Методом спектроскопии кругового дихроизма показано, что замена L43P существенно нарушает α-спиральную структуру молекулы тропомиозина. Методом дифференциальной сканирующей калориметрии установлено, что эта аминокислотная замена вызывает серьезные изменения в доменной структуре молекулы тропомиозина, приводя к значительной дестабилизации N-концевой части молекулы. При измерениях вязкости растворов тропомиозина показано, что замена L43P снижает вязкость тропомиозина более чем в 7 раз по сравнению с вязкостью контрольного препарата тропомиозина дикого типа. Методом соосаждения тропомиозина с F-актином установлено, что замена L43P существенно снижает сродство тропомиозина к F-актину. Полученные данные наглядно свидетельствуют о том, что аминокислотная замена L43P в обеих α-цепях двойной спирали молекулы тропомиозина значительно изменяет как структуру молекулы, так и функциональные свойства сердечного тропомиозина.

Об авторах

В. В Нефедова

Институт биохимии им. А.Н. Баха, ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН

Москва, Россия

С. Г Роман

Институт биохимии им. А.Н. Баха, ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН

Москва, Россия

С. Ю Клеймёнов

Институт биохимии им. А.Н. Баха, ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН; Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН

Москва, Россия; Москва, Россия

А. М Матюшенко

Институт биохимии им. А.Н. Баха, ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН

Москва, Россия

Д. И Левицкий

Институт биохимии им. А.Н. Баха, ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН

Email: Levitsky@inbi.ras.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. Perry S. V. Vertebrate tropomyosin: distribution, properties and function. J. Muscle Res. Cell Motil., 22, 5–49 (2001).
  2. Nevzorov I. A. and Levitsky D. I. Tropomyosin: double helix from the protein world. Biochemistry (Moscow), 76 (13), 1507–1527 (2011). doi: 10.1134/S0006297911130098
  3. Redwood C. and Robinson P. Alpha-tropomyosin mutations in inherited cardiomyopathies. J. Muscle Res. Cell Motil., 34, 285–294 (2013). doi: 10.1007/s10974-013-9358-5
  4. Moraczewska J. Thin filament dysfunctions caused by mutations in tropomyosin Tpm3.12 and Tpm1.1. J. Muscle Res. Cell Motil., 41, 39–53 (2020). doi: 10.1007/s10974-019-09532-y
  5. Matyushenko A. M. and Levitsky D. I. Molecular mechanisms of pathologies of skeletal and cardiac muscles caused by point mutations in the tropomyosin genes. Biochemistry (Moscow), 85 (Suppl. 1), S20–S33 (2020). doi: 10.1134/S0006297920140023
  6. Man Y., Yi C., Fan M., Yang T., Liu P., Liu S., and Wang G. Identification of a novel missense mutation in the TPM1 gene via exome sequencing in a Chinese family with dilated cardiomyopathy: a case report and literature review. Medicine, 101, e28551 (2022). doi: 10.1097/MD.0000000000028551
  7. Bing W., Knott A., Redwood C., Esposito G., Purcell I., Watkins H., and Marston S. Effect of hypertrophic cardiomyopathy mutations in human cardiac muscle α-tropomyosin (Asp175Asn and Glu180Gly) on the regulatory properties of human cardiac troponin determined by in vitro motility assay. J. Mol. Cell. Cardiol., 32 (8), 1489−1498 (2000). doi: 10.1006/jmcc.2000.1182
  8. Golitsina N., An Y., Greenfield N. J., Thierfelder L., Iizuka K., Seidman J. G., Seidman C. E., Lehrer S. S., and Hitchcock-DeGregori S. E. Effects of two familial hypertrophic cardiomyopathy-causing mutations on α-tropomyosin structure and function. Biochemistry, 36 (15), 4637−4642 (1997). doi: 10.1021/bi962970y
  9. Kremneva E., Boussouf S., Nikolaeva O., Maytum R., Geeves M. A., and Levitsky D. I. Effects of two familial hypertrophic cardiomyopathy mutations in α-tropomyosin, Asp175Asn and Glu180Gly, on the thermal unfolding of actin-bound tropomyosin. Biophys. J., 87, 3922−3933 (2004). doi: 10.1529/biophysj.104.048793
  10. Li X. E., Suphamungmee W., Janco M., Geeves M. A., Marston S. B., Fischer S., and Lehman W. The flexibility of two tropomyosin mutants, D175N and E180G, that cause hypertrophic cardiomyopathy. Biochem. Biophys. Res. Commun., 424, 493−496 (2012). doi: 10.1016/j.bbrc.2012.06.141
  11. Kopylova G. V., Shchepkin D. V., Nabiev S. R., Matyushenko A. M., Koubassova N. A., Levitsky D. I., and Bershitsky S. Y. Cardiomyopathy-associated mutations in tropomyosin differently affect actin-myosin interaction at single-molecule and ensemble levels. J. Muscle Res. Cell Motil., 40, 299–308 (2019). doi: 10.1007/s10974-019-09560-8
  12. Matyushenko A. M., Shchepkin D. V., Kopylova G. V., Popruga K. E., Artemova N. V., Pivovarova A. V., Bershitsky S. Y., and Levitsky D. I. Structural and functional effects of cardiomyopathy-causing mutations in troponin T-binding region of cardiac tropomyosin. Biochemistry, 56, 250–259 (2017). doi: 10.1021/acs.biochem.6b00994
  13. Matyushenko A. M., Koubassova N. A., Shchepkin D. V., Kopylova G. V., Nabiev S. R., Nikitina L. V., Bershitsky S. Y., Levitsky D. I., and Tsaturyan A. K. The effects of cardiomyopathy-associated mutations in the head-to-tail overlap junction of α-tropomyosin on its properties and interaction with actin. Int. J. Biol. Macromol., 12, 1266–1274 (2019). doi: 10.1016/j.ijbiomac.2018.09.105
  14. Mirza M., Robinson P., Kremneva E., Copeland O., Nikolaeva O., Watkins H., Levitsky D., Redwood C., ElMezgueldi M., and Marston S. The effect of mutations in α-tropomyosin (E40K and E54K) that cause familial dilated cardiomyopathy on the regulatory mechanism of cardiac muscle thin filaments. J. Biol. Chem., 282, 13487–13497 (2007). doi: 10.1074/jbc.M701071200
  15. Van de Meerakker J. B., Christiaans I., Barnett P., Lekanne Deprez R. H., Ilgun A., Mook O. R., Mannens M. M., Lam J., Wilde A. A., Moorman A. F., and Postma A. V. A novel alpha-tropomyosin mutation associates with dilated and non-compaction cardiomyopathy and diminishes actin binding. Biochim. Biophys. Acta, 1833, 833–839 (2013). doi: 10.1016/j.bbamcr.2012.11.003
  16. Colpan M., Ly T., Grover S., Tolkatchev D., and Kostyukova A. S. The cardiomyopathy-associated K15N mutation in tropomyosin alters actin filament pointed end dynamics. Arch. Biochem. Biophys., 630, 18–26 (2017). doi: 10.1016/j.abb.2017.07.006
  17. Lakdawala N. K., Dellefave L., Redwood C. S., Sparks E., Cirino A. L., Depalma S., Colan S. D., Funke B., Zimmerman R. S., Robinson P., Watkins H., Seidman C. E., Seidman J. G., McNally E. M., and Ho C. Y. Familial dilated cardiomyopathy caused by an alpha-tropomyosin mutation: the distinctive natural history of sarcomeric dilated cardiomyopathy. J. Am. Coll. Cardiol., 55 (4), 320–329 (2010). doi: 10.1016/j.jacc.2009.11.017
  18. Barrick S. K., Garg A., Greenberg L., Zhang S., Lin C.-Y., Stitziel N. O., and Greenberg M. J. Functional assays reveal the pathogenic mechanism of a de novo tropomyosin variant identified in patient with dilated cardiomyopathy. J. Mol. Cell. Cardiol., 176, 58–67 (2023). doi: 10.1016/j.yjmcc.2023.01.014
  19. Tsaturyan A. K., Zaklyazminskaya E. V., Polyak M. E., Kopylova G. V., Shchepkin D. V., Kochurova A. M., Gonchar A. D., Kleymenov S. Y., Koubasova N. A., Bershitsky S. Y., Matyushenko A. M., and Levitsky D. I. De novo Asp219Val mutation in cardiac tropomyosin associated with hypertrophic cardiomyopathy. Int. J. Mol. Sci., 24 (1), 18 (2023). doi: 10.3390/ijms24010018
  20. Matyushenko A. M., Nefedova V. V., Kochurova A. M., Kopylova G. V., Koubassova N. A., Shestak A. G., Yampolskaya D. S., Shchepkin D. V., Kleymenov S. Y., Ryabkova N. S., Katrukha I. A., Bershitsky S. Y., Zaklyazminskaya E. V., Tsaturyan A. K., and Levitsky D. I. Novel mutation Glu98Lys in cardiac tropomyosin alters its structure and impairs myocardial relaxation. Int. J. Mol. Sci., 24, 12359 (2023). doi: 10.3390/ijms241512359
  21. Monteiro P. B., Lataro R. C., Ferro J. A., and Reinach F. D. C. Functional α-tropomyosin produced in Escherichia coli. A dipeptide extension can substitute the amino-terminal acetyl group. J. Biol. Chem., 269, 10461–10466 (1994).
  22. Pardee J. D. and Spudich J. A. Purification of muscle actin. Methods Enzymol., 85 (Pt B), 164–179 (1982). doi: 10.1016/0076-687985020-9
  23. Matyushenko A. M., Artemova N. V., Sluchanko N. N., and Levitsky D. I. Effects of two stabilizing substitutions, D137L and G126R, in the middle part of α-tropomyosin on the domain structure of its molecule. Biophys. Chem., 196, 77–85 (2015). doi: 10.1016/j.bpc.2014.10.001
  24. Nefedova V. V., Koubassova N. A., Borzova V. A., Kleymenov S. Y., Tsaturyan, A. K., Matyushenko A. M., and Levitsky D. I. Tropomyosin pseudo-phosphorylation can rescue the effects of cardiomyopathy-associated mutations. Int. J. Biol. Macromol., 166, 424–434 (2021). doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.10.201
  25. Laemmli U. K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature, 227, 680–685 (1970).
  26. Nefedova V. V., Kopylova G. V., Shchepkin D. V., Kochurova A. M., Kechko O. I., Borzova V. A., Ryabkova N. S., Katrukha I. A., Mitkevich V. A., Bershitsky S. Y., Matyushenko A. M., and Levitsky D. I. Impact of troponin in cardiomyopathy development caused by mutations in tropomyosin. Int. J. Mol. Sci., 23, 15723 (2022). doi: 10.3390/ijms232415723

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».