Немецкие молекулярные биологи выяснили, как мышечные клетки активируют и синхронизируют открытие и закрытие кальциевых ионных каналов, играющих критически важную роль в сокращениях мускулов. Понимание механизмов их работы позволит раскрыть природу большого числа миопатий и других тяжелых болезней мышц, сообщила пресс-служба Центра молекулярной медицины имени Макса Дельбрюка (MDC).

"Многие известные болезни мышц связаны с тем, что эти каналы спонтанным образом открываются. Мы получили сведения о том, как выглядят и работают эти структуры в закрытом состоянии, что позволит нам создать короткие молекулы или иные биопрепараты, которые будут стабилизировать эти каналы и мешать им спонтанно открываться", - заявил профессор MDC Михаил Кудряшев, чьи слова приводит пресс-служба центра.

Как объясняют ученые, ионы кальция играют ключевую роль во всех формах мышечных сокращений. В состоянии покоя клетка накапливает большие количества ионов этого металла в особых структурах, которые ученые называют саркоплазматическим ретикулумом, откуда они высвобождаются при поступлении электрических сигналов. Этот процесс происходит одновременно по всей клетке, механизм чего оставался загадкой для биологов.

Отсутствие подобных сведений, по словам исследователей, было в том числе связано с тем, что белок RyR1, отвечающий за пропускание ионов кальция, встроен в мембрану, откуда его очень сложно извлечь в неповрежденном виде. Ученые разработали подход, который позволяет изучать структуру данного ионного канала прямо внутри мембраны при помощи криоэлектрнного микроскопа, что впервые позволило ученым проследить за его взаимодействиями с соседями.

Полученные исследователями снимки показали, что соседние ионные каналы остаются связанными друг с другом при переходе из закрытого в открытое состояние. При этом перемены в форме соседних каналов также создают условия и способствуют аналогичным трансформациям в структуре его "соседей", в результате чего открытие одного канала запускает цепочку реакций, приводящую к открытию всех соединенных с ним копий белка RyR1.

В дополнение, исследователи обнаружили, что значительная часть патогенных мутаций, вызывающих болезни мышц, сосредоточена в той части белка RyR1, которая отвечает за его соединение с соседями. Это говорит в пользу того, что эти заболевания развиваются в результате нарушения синхронизации активности соседних ионных каналов, в результате чего те начинают спонтанно пропускать через себя кальций. Понимание этого поможет создать новые терапии от мышечных заболеваний, подытожили ученые.

По материалам сайта ТАСС