центральных ядер, но мало мононуклеарной инфильтрации был замечено и в целом дистрофия значительно менее серьезна, чем в MDX. мыши с дефицитом б - синтрофина показали снижение сарколемной экспрессии б - дистробревина-2 и нОАС, но не имели миопатических симптомов ( 27, 28). Наконец, б - дистробревин -1 как было показано, связывается с промежуточной нитью белка десмусина и синколина[ Ньюи, 2001 ; Блейк, 2002 ]. Поэтому возможно, что защита мембраны мышечных клеток дистробревинами от сжатия, вызвающего повреждение структурной связи DAPC с цитоскелетом. Вместе эти результаты показывают, что снижение уровня б - дистробревина, по крайней мере частично, лежит в основе дистрофического фенотипа наблюдаемого у BGN нулевых мышей. Наши результаты показывают, что различные механизмы лежат в основе снижения дистробревинов, синтрофинов и нОАС на сарколемме BGN нулевых мышей. Иммуногистохимическое окрашивание и Вестерн блот общего числа мембран мышечных клеток показали снижение б - дистробревина -1 и -2 (рис. 3). Кроме того, уровни транскриптов являются неизменными (рис. 4). В настоящее время не известно, связано ли это посттранскрипционное сокращение дистробревина с повышенным распадом или уменьшением транскрипции. Поскольку уровни дистрофина являются неизменными у этих мышей, снижение дистробревина может быть связано с недистрофин опосредованной ассоциации с мембраной ( 28,29,30) и / или дефектной сигнализацией. С другой стороны, ННО, по-видимому, регулируется на уровне транскрипции в естественных условиях, так как мРНК, кодирующая этот белок уменьшается > 5 раз по сравнению с контрольной группой. Бигликан может также регулировать ННО адресность, так как лечение мышечных трубок очищенным бигликаном индуцирует и увеличение мембраной ассоциации этого фермента. Тем не менее, следует подчеркнуть, что в естественных условиях и культуре клеток эксперименты весьма различны. Например, DAPC в культивируемых мышечных трубках рудиментарен в лучшем случае, с фрагментарной базальной пластинкой и существенной внутриклеточной экспрессией нОАС и саркогликанов (29, 31). Нарушение регуляции синтрофинов у BGN нулевых мышей сложный процесс. Все синтрофины имеют нарушеный внутриклеточный синтез как свидетельствует увеличение внутриклеточной локализации и повышенной экспрессии в KCl - промытых мембранах. Внутриклеточное накопление синтрофинов предполагает, что эти белки были нацелены на мышечную оболочку через другой механизм, чем используемый остальной частью DAPC. Действительно, предыдущая работа показала, что дистрофин и синтрофин имеют разные маршруты во время ориентации на мембране (32). Синтрофины перевозятся в пост-гольджи везикулах, которые путем экзоцитоза сливаются с мембраной, в то время как дистрофина становится непосредственно связаны с сарколемме после синтеза. Синтрофины также показали отличную регуляцию транскрипции : транскрипты б - и в2 - синтрофинов были неизменными, в то время как в1 - мРНК были повышены (рис. 4). Наконец, изменения в экспрессии сарколеммы различаются в зависимости от синтрофинов : в1 - синтрофин показывает наиболее заметное снижение, в то время как б - синтрофин снижается в меньшей степени и в2 - был неотличим от дикого типа. Таким образом, в то время как экспрессия всех синтрофинов страдает у мутантных мышей, бигликан особенно важен для регулирования в1 - синтрофина. Механизм, посредством которого бигликан индуцирует сигналы сарколемной локализации дистробревин - синтрофин подкомплекса или предотвращает внутриклеточное накопление синтрофинов не известен. Бигликан связывается с б - дистрогликаном через его боковые цепи ГАГ (3). Тем не менее, полипептид ядра бигликана активен в нашей культуре клеток и в естественных условиях, предполагая, что наблюдавшиеся эффекты не могут быть опосредованы б - дистрогликаном. Кроме того, поскольку экспрессия дистрофина не меняется в бигликан - дефицитных мышцах, маловероятно, что потеря сайтов связывания синтрофина и дистробревина дистрофина является причиной их неправильной локализации. Комплекс саркогликана может быть очищен от дистробревина и синтрофина в отсутствие дистрогликана или дистрофина (31). Кроме того, коиммунопреципитацией подтверждено и другие эксперименты в нашей лаборатории показали, что полипептид ядра бигликана связывается с б - и г - саркогликаном ( Х. Хагивара, М. Rafii, Дж. Фаллон, неопубликованные наблюдения ) . Таким образом, привязки бигликана к саркогликаном, возможно, в комплексе, который не содержит дистрофин, могут стать частью трансмембранного комплекса, с помощью которого эта матрица белка регулирует локализацию комплекса дистробревин - синтрофин - ННО. Наконец, мы показали, что внутримышечное введение очищенного основного полипептида бигликана может восстановить сарколемную экспрессию б - дистробревина -1 и -2 , и в1 - и в2 – синтрофина у BGN нулевых мышей. Этот результат демонстрирует, что бигликан может непосредственно вызывать увеличение экспрессии белка и / или перелокализацию DAPC белков из цитоплазмы в плазматическую мембрану. Это также показывает, что внутримышечно вводимый бигликан соответственно локализуется в перимизии и сарколемме и стабильно ассоциируется с этими сайтами на срок до 2 недель после введения. Эти фармакокинетические свойства бигликана, в сочетании с его способностью индуцировать специфические изменения в локализации некоторых DAPC компонентов в мышцах, позволяют предположить, что он является потенциальным терапевтическим агентом для мышечной дистрофии.
Ссылки
↵ Metzinger, L., Blake, D. J., Squier, M. V., Anderson, L. V., Deconinck, A. E., Nawrotzki, R., Hilton-Jones, D., Davies, K. E. (1997) Dystrobrevin deficiency at the sarcolemma of patients with muscular dystrophy. Hum. Mol. Genet. 6,1185-1191
↵ Blake, D. J., Weir, A., Newey, S. E., Davies, K. E. (2002) Function and genetics of dystrophin and dystrophin-related proteins in muscle. Physiol. Rev. 82,291-329
↵ Bowe, M. A., Mendis, D. B., Fallon, J. R. (2000) The small leucine-rich repeat proteoglycan biglycan binds to alpha-dystroglycan and is upregulated in dystrophic muscle. J. Cell Biol. 148,801-810
↵ Ahn, A. H., Kunkel, L. M. (1993) The structural and functional diversity of dystrophin. [Review]. Nat. Genet. 3,283-291 CrossRef Medline
↵ Cohn, R. D., Campbell, K. P. (2000) Molecular basis of muscular dystrophies. Muscle Nerve 23,1456-1471 CrossRef Medline
↵ Xu, T., Bianco, P., Fisher, L. W., Longenecker, G., Smith, E., Goldstein, S., Bonadio, J., Boskey, A., Heegaard, A. M., Sommer, B., Satomura, K., Dominguez, P., Zhao, C., Kulkarni, A. B., Robey, P. G., Young, M. F. (1998) Targeted disruption of the biglycan gene leads to an osteoporosis-like phenotype in mice. Nat. Genet. 20,78-82 CrossRef Medline
↵ Ameye, L., Young, M. F. (2002) Mice deficient in small leucine-rich proteoglycans: novel in vivo models for osteoporosis, osteoarthritis, Ehlers-Danlos syndrome, muscular dystrophy, and corneal diseases. Glycobiology 12,107R-116R
↵ Casar, J. C., McKechnie, B. A., Fallon, J. R., Young, M. F., Brandan, E. (2004) Transient up-regulation of biglycan during skeletal muscle regeneration: delayed fiber growth along with decorin increase in biglycan-deficient mice. Dev. Biol. 268,358-371 CrossRef Medline
↵ Hayashi, Y., Liu, C. Y., Jester, J. J., Hayashi, M., Wang, I. J., Funderburgh, J. L., Saika, S., Roughley, P. J., Kao, C. W., Kao, W. W. (2005) Excess biglycan causes eyelid malformation by perturbing muscle development and TGF-alpha signaling. Dev. Biol. 277,222-234 CrossRef Medline
↵ Hocking, A. M., Strugnell, R. A., Ramamurthy, P., McQuillan, D. J. (1996) Eukaryotic expression of recombinant biglycan. Post-translational processing and the importance of secondary structure for biological activity. J. Biol. Chem. 271,19571-19577
↵ Peters, M. F., Adams, M. E., Froehner, S. C. (1997) Differential association of syntrophin pairs with the dystrophin complex. J. Cell Biol. 138,81-93
↵ Peters, M. F., Sadoulet-Puccio, H. M., Grady, M. R., Kramarcy, N. R., Kunkel, L. M., Sanes, J. R., Sealock, R., Froehner, S. C. (1998) Differential membrane localization and intermolecular associations of alpha-dystrobrevin isoforms in skeletal muscle. J. Cell Biol. 142,1269-1278
↵ Ramamurthy, P., Hocking, A. M., McQuillan, D. J. (1996) Recombinant decorin glycoforms. Purification and structure. J. Biol. Chem. 271,19578-19584
↵ Goldberg, M., Septier, D., Rapoport, O., Iozzo, R. V., Young, M. F., Ameye, L. G. (2005) Targeted disruption of two small leucine-rich proteoglycans, biglycan and decorin, excerpts divergent effects on enamel and dentin formation. Calcified Tissue Int. 77,297-310 CrossRef Medline
↵ Winer, J., Jung, C. K., Shackel, I., Williams, P. M. (1999) Development and validation of real-time quantitative reverse transcriptase-polymerase chain reaction for monitoring gene expression in cardiac myocytes in vitro. Analyt. Biochem. 270,41-49
↵ Morgan, J. E., Beauchamp, J. R., Pagel, C. N., Peckham, M., Ataliotis, P., Jat, P. S., Noble, M. D., Farmer, K., Partridge, T. A. (1994) Myogenic cell lines derived from transgenic mice carrying a thermolabile T antigen: a model system for the derivation of tissue-specific and mutation-specific cell lines. Dev. Biol. 162,486-498 CrossRef Medline
↵ Hack, A. A., Groh, M. E., McNally, E. M. (2000) Sarcoglycans in muscular dystrophy. Microsc. Res. Tech. 48,167-180 CrossRef Medline
↵ Matsuda, R., Nishikawa, A., Tanaka, H. (1995) Visualization of dystrophic muscle fibers in Mdx mouse by vital staining with Evans blue: evidence of apoptosis in dystrophin-deficient muscle. J Biochem. Tokyo 118,959-964
↵ Brenman, J. E., Chao, D. S., Gee, S. H., Mcgee, A. W., Craven, S. E., Santillano, D. R., Wu, Z. Q., Huang, F., Xia, H. H., Peters, M. F., Froehner, S. C., Bredt, D. S. (1996) Interaction of nitric oxide synthase with the postsynaptic density protein PSD-95 and alpha 1-syntrophin mediated by PDZ domains. Cell 84,757-767 CrossRef Medline
↵ Kameya, S., Miyagoe, Y., Nonaka, I., Ikemoto, T., Endo, M., Hanaoka, K., Nabeshima, Y., Takeda, S. (1999) alpha1-syntrophin gene disruption results in the absence of neuronal-type nitric-oxide synthase at the sarcolemma but does not induce muscle degeneration. J. Biol. Chem. 274,2193-2200
↵ Compton, A. G., Cooper, S. T., Hill, P. M., Yang, N., Froehner, S. C., North, K. N. (2005) The syntrophin-dystrobrevin subcomplex in human neuromuscular disorders. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 64,350-361 Medline
↵ Mitchell, R., Palade, P., Fleischer, S. (1983) Purification of morphologically intact triad structures from skeletal muscle. J. Cell Biol. 96,1008-1016
↵ Fisher, L. W., Termine, J. D., Young, M. F. (1989) Deduced protein sequence of bone small proteoglycan I (biglycan) shows homology with proteoglycan II (decorin) and several nonconnective tissue proteins in a variety of species. J. Biol. Chem. 264,4571-4576
↵ Rees, S. G., Flannery, C. R., Little, C. B., Hughes, C. E., Caterson, B., Dent, C. M. (2000) Catabolism of aggrecan, decorin and biglycan in tendon. Biochem. J. 350,181-188
↵ Saxon, D. W., Beitz, A. J. (1994) Cerebellar injury induces NOS in Purkinje cells and cerebellar afferent neurons. NeuroReport 5,809-812 Medline
↵ Grady, R. M., Grange, R. W., Lau, K. S., Maimone, M. M., Nichol, M. C., Stull, J. T., Sanes, J. R. (1999) Role for alpha-dystrobrevin in the pathogenesis of dystrophin-dependent muscular dystrophies. Nat. Cell Biol. 1,215-220 CrossRef Medline
↵ Adams, M. E., Kramarcy, N., Krall, S. P., Rossi, S. G., Rotundo, R. L., Sealock, R., Froehner, S. C. (2000) Absence of alpha-syntrophin leads to structurally aberrant neuromuscular synapses deficient in utrophin. J. Cell Biol. 150,1385-1398
↵ Crawford, G. E., Faulkner, J. A., Crosbie, R. H., Campbell, K. P., Froehner, S. C., Chamberlain, J. S. (2000) Assembly of the dystrophin-associated protein complex does not require the dystrophin COOH-terminal domain. J. Cell Biol. 150,1399-1410
↵ Abdelmoity, A., Padre, R. C., Burzynski, K. E., Stull, J. T., Lau, K. S. (2000) Neuronal nitric oxide synthase localizes through multiple structural motifs to the sarcolemma in mouse myotubes. FEBS Lett. 482,65-70 CrossRef Medline
↵ Crosbie, R. H., Barresi, R., Campbell, K. P. (2002) Loss of sarcolemma nNOS in sarcoglycan-deficient muscle. FASEB J. 16,1786-1791
↵ Yoshida, M., Hama, H., Ishikawa-Sakurai, M., Imamura, M., Mizuno, Y., Araishi, K., Wakabayashi-Takai, E., Noguchi, S., Sasaoka, T., Ozawa, E. (2000) Biochemical evidence for association of dystrobrevin with the sarcoglycan-sarcospan complex as a basis for understanding sarcoglycanopathy. Hum. Mol. Genet. 9,1033-1040
↵ Marchand, S., Stetzkowski-Marden, F., Cartaud, J. (2001) Differential targeting of components of the dystrophin complex to the postsynaptic membrane. Eur. J. Neurosci. 13,221-229 CrossRef Medline
Переведено проектом МОЙМИО: www.mymio.org
Оригинал статьи: http://www. fasebj. org/cgi/content/full/20/10/1
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
