КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 22-14-00174
НазваниеВлияние точечных мутаций миозин-связывающего белка-С на молекулярные механизмы регуляции мышечного сокращения
Руководитель Бершицкий Сергей Юрьевич, Доктор биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт иммунологии и физиологии Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл
Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-204 - Биофизика
Ключевые слова сердечная и скелетная мышцы, актин-миозиновое взаимодействие, миозин-связывающий белок-С, кальциевая регуляция, кардиомиопатия, миопатия, in vitro подвижная система, оптическая ловушка, молекулярная динамика.
Код ГРНТИ34.17.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Одним из важнейших интегральных белков мышечного саркомера является миозин-связывающий белок-C (MyBP-C), который, как недавно было установлено, участвует в регуляции взаимодействия миозина, составляющего толстую нить, с актином, образующим основу тонкой нити. Благодаря своей уникальной структуре N-концевая часть MyBP-C взаимодействует с миозином и актином, эти взаимодействия регулируются фосфорилированием MyBP-C.
Сокращение поперечно-полосатых мышц регулируется ионами кальция через тропонин-тропомиозиновую систему. В отсутствие кальция тропомиозин находится в «блокированном» положении, закрывая миозин-связывающие сайты на актиновой нити, при связывании кальция тропонином С тропомиозин перемещается в «закрытое» положение, частично открывая сайты связывания. Миозин, взаимодействуя с актином, активирует дальше тонкую нить, сдвигая тропомиозин в «открытое» состояние (McKillop, Geeves, Biophys J., 1993). Показано, что MyBP-C способствует Са2+-тропониновой активации тонкой нити, т.е. сдвигает тропомиозин из «блокированного» положения в «закрытое», обнажая тем самым миозин-связывающие сайты на F-актине (Mun et al., PNAS, 2014; Wang et al., Compr Physiol., 2018). Известно, что пострансляционные модификации и мутации N-терминальной части MyBP-C существенно влияют на функциональные характеристики мышц (Dutsch et al., Sci Rep, 2019).
В поперечно-полосатых мышцах три гена, MYBPC1, MYBPC2 и MYBPC3, кодируют изоформы MyBP-C: медленную скелетную (ssMyBP-C), быструю скелетную (fsMyBP-C) и сердечную (cMyBP-C). Мутации cMyBP-C являются одной из основных причин гипертрофической кардиомиопатии (Ingles et al., Circ Genom Precis Med., 2019). Известно более 700 мутаций cMyBP-C, что составляет 44.4% от всех мутаций белков саркомера, ведущих к развитию кардиомиопатий. В изоформе ssMyBP-C обнаружено несколько десятков мутаций, которые ведут к серьезным нарушениям функционирования медленных скелетных мышц, включая летальные формы дистального артрогрипоза, гипотонию и мышечный тремор (Gurnett et al., Hum Mol Genet., 2010; Bayram et al., J Clin Investig., 2016; Stavusis et al., Ann Neurol., 2019). По данным базы ClinVar точечных мутаций fsMyBP-C с подтверждённым патогенным эффектом не обнаружено. И если механизмы патогенеза мутаций, связанных с экспрессией укороченных форм cMyBP-C достаточно хорошо исследованы, то молекулярные механизмы развития патологий, вызванных точечными мутациями как cMyBP-C, так и ssMyBP-C практически не изучены.
Функция cMyBP-C и ssMyBP-C регулируется фосфорилированием протеинкиназами A и C. Для cMyBP-C показано, что фосфорилирование снижает его связывание с актином (Shaffer et al., J. Biol. Chem., 2009) и миозином (Gruen и др., J. Mol Biol. 1999). В изоформе fsMyBP-C сайтов фосфорилирования не обнаружено. Снижение степени фосфорилирования cMyBP-C наблюдается при сердечной недостаточности у пациентов и в экспериментальных моделях на животных (El-Armouche et al., J Mol Cell Cardiol., 2007). На моделях мышей был продемонстрирован кардиопротекторный эффект фосфорилирования cMyBP-C, поэтому повышение фосфорилирования или использование препаратов, имитирующих фосфорилирование cMyBP-C, рассматривается в качестве терапевтического подхода к лечению сердечной недостаточности (Sadayappan et al., Circ. Res., 2006). Роль фосфорилирования ssMyBP-C в медленных скелетных мышцах человека не исследована.
Целью проекта является изучение участия cMyBP-C и ssMyBP-C в молекулярных механизмах регуляции актин-миозинового взаимодействия, влияния точечных мутаций и фосфорилирования на эти механизмы. Будет изучена роль MyBP-C в активации тонкой нити, нарушение активации которой является одним из механизмов развития кардиомиопатий и миопатий медленных скелетных мышц.
Для достижения этой цели мы планируем использовать ряд современных методов и подходов, включающих анализ структурных изменений, вызванных мутациями, функциональные исследования на изолированных молекулах белков и мышечных клетках и компьютерное моделирование их взаимодействия. Планируется проанализировать влияние N-терминальных фрагментов изоформ MyBP-С и кардиомиопатических и миопатических точечных мутаций на механизмы кальциевой регуляции актин-миозинового взаимодействия, используя изолированные белки саркомера в in vitro подвижной системе. Для характеристики влияния мутаций на взаимодействие MyBP-C с тонкой нитью будет проанализировано его влияние на стабильность актин-тропомиозинового комплекса. Влияние фрагментов MyBP-С на характеристики одиночного взаимодействия миозина с актином будет исследовано в оптической ловушке. Эффект фосфорилирования и мутаций ssMyBP-C на характеристики сокращения одиночных демембранизированных волокон скелетных мышц будет исследован на механографической установке. Влияние мутаций сMyBP-С на структуру N-концевых доменов и их взаимодействие с актином, тропомиозином и миозином будет моделироваться методами молекулярной динамики.
Научная новизна проекта заключается в установлении влияния кардиомиопатических и миопатических точечных мутаций cMyBP-C и ssMyBP-C на актин-миозиновое взаимодействие, а также роли фосфорилирования ssMyBP-C в сокращении медленных скелетных мышц.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Набиев С.Р., Копылова Г.В., Щепкин Д.В.
Влияние сердечного миозин-связывающего белка с на характеристики одиночного актин-миозинового взаимодействия в миокарде.
Актуальные вопросы биологической физики и химии., Т. 7. № 1. С. 9-12 (год публикации - 2022)
10.29039/rusjbpc.2022.0475
2. Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В., Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Ямпольская Д.С. Роль сердечного миозин-связывающего белка с в регуляции сократительной функции миокарда Системная биология и физиология, 1(2), с. 46 (год публикации - 2022)
3.
Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Нефёдова В.В., Рябкова Н.С., Ямпольская Д.С., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В.
N-терминальный фрагмент сердечного миозин-связывающего белка-С модулирует кооперативные механизмы активации тонкой нити предсердий и желудочков
Биохимия, Т. 89(1), с. 131–146. (год публикации - 2024)
10.31857/S0320972524010076
4.
Набиев С.Р., Кочурова А.М., Никитина Л.В., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Ямпольская Д.С., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В.
N-концевой фрагмент сердечного миозин-связывающего белка-С увеличивает время актин-миозинового взаимодействия
Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, Том 176, No 9, стр. 303-306 (год публикации - 2023)
10.47056/0365-9615-2023-176-9-303-306
5. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Логвинова Д.С. Нефёдова В.В. Клейменов С.Ю., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. The effect of point mutations of the N-terminal part of cMyBP-C on its structural and functional properties 50th European Muscle Conference - Abstracts, P. 205 (год публикации - 2023)
6. Копылова Г.В., Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Логвинова Д.С., Нефедова В.В., Клейменов С.Ю., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Щепкин Д.В. Влияние гипертрофических мутаций на структурно-функциональные свойства сердечного миозин-связывающего белка С XXIV съезд физиологического общества им. И.П. Павлова 11–15 сентября 2023 года - Сборник тезисов съезда, С. 234 (год публикации - 2023)
7. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Копылова Г.В., Нефедова В.В., Матюшенко А.М., Щепкин Д.В., Бершицкий С.Ю. Влияние n-терминальных фрагментов cMyBP-C на актин-миозиновое взаимодействие в желудочках и предсердиях XXIV съезд физиологического общества им. И.П. Павлова 11–15 сентября 2023 года - Сборник тезисов съезда, С. 248 (год публикации - 2023)
8. Копылова Г.В., Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Кружаев А.Д., Логвинова Д.С., Нефедова В.В., Матюшенко А.М., Щепкин Д.В. Влияние гипертрофических мутаций на функциональные свойства сердечного миозин-связывающего белка С IV Молодежная школа-конференция «Молекулярные механизмы регуляции физиологических функций» 15–17 сентября 2023 г. - Сборник материалов, С. 6 (год публикации - 2023)
9. Бельдия Е.А., Кочурова А.М., Титова К., Логвинова Д.С., Нефедова В.В., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Влияние фосфорилирования сердечного миозин-связывающего белка с на актин-миозиновое взаимодействие IV Молодежная школа-конференция «Молекулярные механизмы регуляции физиологических функций» 15–17 сентября 2023 г. - Сборник материалов, С. 24 (год публикации - 2023)
10. Бельдия Е.А., Кочурова А.М., Титова К.В., Кружаев А.Д. Влияние фосфорилирования сердечного миозин-связывающего белка С на актин-миозиновое взаимодействие в миокарде Материалы XXIX Всероссийской конференции молодых учёных с международным участием «актуальные проблемы биомедицины–2023» 30-31 марта 2023 года, С. 169-170 (год публикации - 2023)
11.
Копылова Г.В., Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Титова К., Кружаев А., Бершицкий С.Ю., Щепкин Д.В.
The role of phosphorylation of cardiac myosin-binding protein-C in calcium regulation of actin-myosin interaction
Biophysical Reviews, V. 15. P. 1562–1563 (год публикации - 2023)
10.1007/s12551-023-01150-w
12. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Ямпольская Д.С., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Влияние сердечного миозин-связывающего белка С на кальциевую регуляцию актин-миозинового взаимодействия в разных камерах сердца. Сборник тезисов IX Международной конференции молодых ученых: вирусологов, биотехнологов, биофизиков, молекулярных биологов и биоинформатиков в рамках площадки открытых коммуникаций OpenBio. Наукоград Кольцово, 27-30 сентября 2022, С. 357 (год публикации - 2022)
13. Кочурова А.М., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Влияние N-концевых фрагментов сердечного миозин-связывающего белка С на кальциевую регуляцию актин-миозинового взаимодействия в миокарде. Сборник трудов Всероссийской междисциплинарной молодежной научной конференции с международным участием "X ИНФОРМАЦИОННАЯ ШКОЛА МОЛОДОГО УЧЕНОГО". Екатеринбург, 19-22 сентября 2022г., С. (год публикации - 2022)
14. Бельдия Е.А., Кочурова А.М., Логвинова Д.С., Нефедова В.В., Клейменов С.Ю., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Исследование влияния фосфорилирования сердечного миозин-связывающего белка С на актин-миозиновое взаимодействие XXIV съезд физиологического общества им. И.П. Павлова 11–15 сентября 2023 года - Сборник тезисов съезда, С. 244 (год публикации - 2023)
15. Набиев С.Р., Никитина Л.В., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю. Влияние фосфорилирования сердечного миозин-связывающего белка-с на характеристики одиночного актин-миозинового взаимодействия XXIV съезд физиологического общества им. И.П. Павлова 11–15 сентября 2023 года - Сборник тезисов съезда, С. 595-596 (год публикации - 2023)
16. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Антонец Ю.Я., Нефёдова В.В., Рябкова Н.С., Катруха И.А., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. МАВАКАМТЕН ИНГИБИРУЕТ АКТИН-МИОЗИНОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НА НИЗКИХ КОНЦЕНТРАЦИЯХ КАЛЬЦИЯ ПРИ МУТАЦИИ L352P cMyBP-C БИОХИМИЯ/Biochemistry (Moscow) (год публикации - 2025)
17.
Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Нефедова В.В., Ямпольская Д.С., Кубасова Н.А., Клейменов С.Ю., Антонец Ю.Ю., Рябкова Н.С., Катруха И.А., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В.
Share The D75N and P161S Mutations in the C0-C2 Fragment of cMyBP-C Associated with Hypertrophic Cardiomyopathy Disturb the Thin Filament Activation, Nucleotide Exchange in Myosin, and Actin-Myosin Interaction.
International Journal of Molecular Sciences, 25(20):11195 (год публикации - 2024)
10.3390/ijms252011195
18. Бельдия Е.А., Кочурова А.М., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. The effects of phosphorylation of cardiac myosin-binding protein-C on the actin-myosin interaction The 8th International Conference on Chemistry, Structure and Function of Biomolecules. Book of Abstracts. October 1-5, 2024. Minsk, Belarus., p. 173 (год публикации - 2024)
19. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Effect of mavacamten on actin-myosin interaction at hypertrophic mutation of cardiac myosin-binding protein C The 8th International Conference on Chemistry, Structure and Function of Biomolecules. Book of Abstracts. October 1-5, 2024. Minsk, Belarus., p. 182 (год публикации - 2024)
20. Набиев С.Р., Никитина Л.В., Матюшенко А.М., Ямпольская Д.С., Бершицкий С.Ю. Сердечный миозин-связывающий белок-С увеличивает время жизни актинмиозинового комплекса Всероссийская конференция «Достижения и перспективы фундаментальной физиологии: к столетию кафедры физиологии человека и животных МГУ». Сборник материалов. 29-30 ноября 2024 г., Москва. , с. 129-130. (год публикации - 2024)
21. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Effect of hypertrophic mutations of cardiac myosin-binding protein C on actin-myosin interaction Биоинформатика регуляции и структуры геномов / системная биология: Четырнадцатая международная мультиконференция: Тез. докл. (Россия, Новосибирск, 5–10 авг. 2024 г.), c.1675-1676. (год публикации - 2024)
22. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Mechanisms of hypertrophic cardiomyopathy pathogenesis caused by point mutations in the MYBPC3 gene The 8th International Conference on Chemistry, Structure and Function of Biomolecules. Book of Abstracts. October 1-5, 2024. Minsk, Belarus., p.181 (год публикации - 2024)
23. Копылова Г.В., Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Антонец Ю.Я., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Щепкин Д.В. Мавакамтен устраняет эффекты гипертрофической l352p мутации сердечного миозин связывающего белка C Всероссийская конференция «Достижения и перспективы фундаментальной физиологии: к столетию кафедры физиологии человека и животных МГУ». Сборник материалов. 29-30 ноября 2024 г., Москва. , с. 90-91 (год публикации - 2024)
24. Набиев С.Р., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Исследование эффектов кардиомиопатических мутаций белка-С на характеристики сокращения волокон медленных скелетных мышц Всероссийская конференция «Достижения и перспективы фундаментальной физиологии: к столетию кафедры физиологии человека и животных МГУ». Сборник материалов. 29-30 ноября 2024 г., Москва. , с. 30-31. (год публикации - 2024)
25. Набиев С.Р., Копылова Г.В. , Нефедова В.В., Матюшенко А.М., Щепкин Д.В. и Бершицкий С.Ю. The N-terminal Mutations of cMyBP-C Affect Calcium Regulation, Kinetics, and Force of Muscle Contraction International Journal of Molecular Sciences (год публикации - 2024)
26. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Щепкин Д.В., Копылова Г.В. Мутации cMYBP-C могут влиять на эффекты омекамтив мекарбила Всероссийская конференция «Достижения и перспективы фундаментальной физиологии: к столетию кафедры физиологии человека и животных МГУ». Сборник материалов. 29-30 ноября 2024 г., Москва., с. 94-97 (год публикации - 2024)
Публикации
1.
Набиев С.Р., Копылова Г.В., Щепкин Д.В.
Влияние сердечного миозин-связывающего белка с на характеристики одиночного актин-миозинового взаимодействия в миокарде.
Актуальные вопросы биологической физики и химии., Т. 7. № 1. С. 9-12 (год публикации - 2022)
10.29039/rusjbpc.2022.0475
2. Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В., Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Ямпольская Д.С. Роль сердечного миозин-связывающего белка с в регуляции сократительной функции миокарда Системная биология и физиология, 1(2), с. 46 (год публикации - 2022)
3.
Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Нефёдова В.В., Рябкова Н.С., Ямпольская Д.С., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В.
N-терминальный фрагмент сердечного миозин-связывающего белка-С модулирует кооперативные механизмы активации тонкой нити предсердий и желудочков
Биохимия, Т. 89(1), с. 131–146. (год публикации - 2024)
10.31857/S0320972524010076
4.
Набиев С.Р., Кочурова А.М., Никитина Л.В., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Ямпольская Д.С., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В.
N-концевой фрагмент сердечного миозин-связывающего белка-С увеличивает время актин-миозинового взаимодействия
Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, Том 176, No 9, стр. 303-306 (год публикации - 2023)
10.47056/0365-9615-2023-176-9-303-306
5. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Логвинова Д.С. Нефёдова В.В. Клейменов С.Ю., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. The effect of point mutations of the N-terminal part of cMyBP-C on its structural and functional properties 50th European Muscle Conference - Abstracts, P. 205 (год публикации - 2023)
6. Копылова Г.В., Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Логвинова Д.С., Нефедова В.В., Клейменов С.Ю., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Щепкин Д.В. Влияние гипертрофических мутаций на структурно-функциональные свойства сердечного миозин-связывающего белка С XXIV съезд физиологического общества им. И.П. Павлова 11–15 сентября 2023 года - Сборник тезисов съезда, С. 234 (год публикации - 2023)
7. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Копылова Г.В., Нефедова В.В., Матюшенко А.М., Щепкин Д.В., Бершицкий С.Ю. Влияние n-терминальных фрагментов cMyBP-C на актин-миозиновое взаимодействие в желудочках и предсердиях XXIV съезд физиологического общества им. И.П. Павлова 11–15 сентября 2023 года - Сборник тезисов съезда, С. 248 (год публикации - 2023)
8. Копылова Г.В., Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Кружаев А.Д., Логвинова Д.С., Нефедова В.В., Матюшенко А.М., Щепкин Д.В. Влияние гипертрофических мутаций на функциональные свойства сердечного миозин-связывающего белка С IV Молодежная школа-конференция «Молекулярные механизмы регуляции физиологических функций» 15–17 сентября 2023 г. - Сборник материалов, С. 6 (год публикации - 2023)
9. Бельдия Е.А., Кочурова А.М., Титова К., Логвинова Д.С., Нефедова В.В., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Влияние фосфорилирования сердечного миозин-связывающего белка с на актин-миозиновое взаимодействие IV Молодежная школа-конференция «Молекулярные механизмы регуляции физиологических функций» 15–17 сентября 2023 г. - Сборник материалов, С. 24 (год публикации - 2023)
10. Бельдия Е.А., Кочурова А.М., Титова К.В., Кружаев А.Д. Влияние фосфорилирования сердечного миозин-связывающего белка С на актин-миозиновое взаимодействие в миокарде Материалы XXIX Всероссийской конференции молодых учёных с международным участием «актуальные проблемы биомедицины–2023» 30-31 марта 2023 года, С. 169-170 (год публикации - 2023)
11.
Копылова Г.В., Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Титова К., Кружаев А., Бершицкий С.Ю., Щепкин Д.В.
The role of phosphorylation of cardiac myosin-binding protein-C in calcium regulation of actin-myosin interaction
Biophysical Reviews, V. 15. P. 1562–1563 (год публикации - 2023)
10.1007/s12551-023-01150-w
12. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Ямпольская Д.С., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Влияние сердечного миозин-связывающего белка С на кальциевую регуляцию актин-миозинового взаимодействия в разных камерах сердца. Сборник тезисов IX Международной конференции молодых ученых: вирусологов, биотехнологов, биофизиков, молекулярных биологов и биоинформатиков в рамках площадки открытых коммуникаций OpenBio. Наукоград Кольцово, 27-30 сентября 2022, С. 357 (год публикации - 2022)
13. Кочурова А.М., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Влияние N-концевых фрагментов сердечного миозин-связывающего белка С на кальциевую регуляцию актин-миозинового взаимодействия в миокарде. Сборник трудов Всероссийской междисциплинарной молодежной научной конференции с международным участием "X ИНФОРМАЦИОННАЯ ШКОЛА МОЛОДОГО УЧЕНОГО". Екатеринбург, 19-22 сентября 2022г., С. (год публикации - 2022)
14. Бельдия Е.А., Кочурова А.М., Логвинова Д.С., Нефедова В.В., Клейменов С.Ю., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Исследование влияния фосфорилирования сердечного миозин-связывающего белка С на актин-миозиновое взаимодействие XXIV съезд физиологического общества им. И.П. Павлова 11–15 сентября 2023 года - Сборник тезисов съезда, С. 244 (год публикации - 2023)
15. Набиев С.Р., Никитина Л.В., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю. Влияние фосфорилирования сердечного миозин-связывающего белка-с на характеристики одиночного актин-миозинового взаимодействия XXIV съезд физиологического общества им. И.П. Павлова 11–15 сентября 2023 года - Сборник тезисов съезда, С. 595-596 (год публикации - 2023)
16. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Антонец Ю.Я., Нефёдова В.В., Рябкова Н.С., Катруха И.А., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. МАВАКАМТЕН ИНГИБИРУЕТ АКТИН-МИОЗИНОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НА НИЗКИХ КОНЦЕНТРАЦИЯХ КАЛЬЦИЯ ПРИ МУТАЦИИ L352P cMyBP-C БИОХИМИЯ/Biochemistry (Moscow) (год публикации - 2025)
17.
Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Нефедова В.В., Ямпольская Д.С., Кубасова Н.А., Клейменов С.Ю., Антонец Ю.Ю., Рябкова Н.С., Катруха И.А., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В.
Share The D75N and P161S Mutations in the C0-C2 Fragment of cMyBP-C Associated with Hypertrophic Cardiomyopathy Disturb the Thin Filament Activation, Nucleotide Exchange in Myosin, and Actin-Myosin Interaction.
International Journal of Molecular Sciences, 25(20):11195 (год публикации - 2024)
10.3390/ijms252011195
18. Бельдия Е.А., Кочурова А.М., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. The effects of phosphorylation of cardiac myosin-binding protein-C on the actin-myosin interaction The 8th International Conference on Chemistry, Structure and Function of Biomolecules. Book of Abstracts. October 1-5, 2024. Minsk, Belarus., p. 173 (год публикации - 2024)
19. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Effect of mavacamten on actin-myosin interaction at hypertrophic mutation of cardiac myosin-binding protein C The 8th International Conference on Chemistry, Structure and Function of Biomolecules. Book of Abstracts. October 1-5, 2024. Minsk, Belarus., p. 182 (год публикации - 2024)
20. Набиев С.Р., Никитина Л.В., Матюшенко А.М., Ямпольская Д.С., Бершицкий С.Ю. Сердечный миозин-связывающий белок-С увеличивает время жизни актинмиозинового комплекса Всероссийская конференция «Достижения и перспективы фундаментальной физиологии: к столетию кафедры физиологии человека и животных МГУ». Сборник материалов. 29-30 ноября 2024 г., Москва. , с. 129-130. (год публикации - 2024)
21. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Effect of hypertrophic mutations of cardiac myosin-binding protein C on actin-myosin interaction Биоинформатика регуляции и структуры геномов / системная биология: Четырнадцатая международная мультиконференция: Тез. докл. (Россия, Новосибирск, 5–10 авг. 2024 г.), c.1675-1676. (год публикации - 2024)
22. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Mechanisms of hypertrophic cardiomyopathy pathogenesis caused by point mutations in the MYBPC3 gene The 8th International Conference on Chemistry, Structure and Function of Biomolecules. Book of Abstracts. October 1-5, 2024. Minsk, Belarus., p.181 (год публикации - 2024)
23. Копылова Г.В., Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Антонец Ю.Я., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Щепкин Д.В. Мавакамтен устраняет эффекты гипертрофической l352p мутации сердечного миозин связывающего белка C Всероссийская конференция «Достижения и перспективы фундаментальной физиологии: к столетию кафедры физиологии человека и животных МГУ». Сборник материалов. 29-30 ноября 2024 г., Москва. , с. 90-91 (год публикации - 2024)
24. Набиев С.Р., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Исследование эффектов кардиомиопатических мутаций белка-С на характеристики сокращения волокон медленных скелетных мышц Всероссийская конференция «Достижения и перспективы фундаментальной физиологии: к столетию кафедры физиологии человека и животных МГУ». Сборник материалов. 29-30 ноября 2024 г., Москва. , с. 30-31. (год публикации - 2024)
25. Набиев С.Р., Копылова Г.В. , Нефедова В.В., Матюшенко А.М., Щепкин Д.В. и Бершицкий С.Ю. The N-terminal Mutations of cMyBP-C Affect Calcium Regulation, Kinetics, and Force of Muscle Contraction International Journal of Molecular Sciences (год публикации - 2024)
26. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Щепкин Д.В., Копылова Г.В. Мутации cMYBP-C могут влиять на эффекты омекамтив мекарбила Всероссийская конференция «Достижения и перспективы фундаментальной физиологии: к столетию кафедры физиологии человека и животных МГУ». Сборник материалов. 29-30 ноября 2024 г., Москва., с. 94-97 (год публикации - 2024)
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Целью проекта являлось изучение участия сердечного миозин-связывающего белка С (cMyBP-C) и миозин-связывающего белка С медленных скелетных мышц (ssMyBP-C) в молекулярных механизмах регуляции актин-миозинового взаимодействия, влияния точечных мутаций и фосфорилирования на эти механизмы. Для достижения поставленной цели исследования в отчетный период работы велись по нескольким направлением. Продолжилось исследование влияния кардиомиопатических мутаций сMyBP-C на актин-миозиновое взаимодействие. В кальциевой регуляции актин-миозинового взаимодействия участвуют механизмы кооперативности, одним из которых является мостик-мостиковая кооперативность. Мы исследовали влияние мутации L352P cMyBP-C, ассоциированной с гипертрофической кардиомиопатией (ГКМП), на мостик-мостиковую кооперативность, и обнаружили, что фрагмент WT С0-С2 cMyBP-C увеличивает мостик-мостиковую кооперативность, а мутация L352P слегка снижает её, хотя и статистически незначимо.
Ранее было показано, что Са2+ непосредственно влияет на функцию cMyBP-C, меняя его структуру [Previs et al., 2016]. В m-мотиве молекулы cMyBP-C расположены участки разной степени жесткости, в том числе гибгий шарнирный фрагмент. В отсутствие Са2+ молекула cMyBP-C принимает более компактную форму, а в присутствии 0.1 мМ Са2+ угол в шарнирном фрагменте увеличивается, и молекула становится менее компактной, что влияет на функцию белка. Добавление кальция ожидаемо не влияло на скорость скольжения F-актину, но в присутствии WT и L352P С0-С2 фрагментов скорость F-актина уменьшалась в два раза и двадцать раз, соответственно. Кальций оказывал противоположно направленный эффект: при рСа 4 с WT С0-С2 фрагментом скольжение F-актина по миозину замедлялось в два раза, а с L352P С0-С2 в два раза ускорялось. Таким образом, кальций оказывает существенное влияние на функционирование cMyBP-C с мутацией L352P.
Мы изучили влияние мутаций D75N и P161S сMyBP-C на характеристики сокращения одиночных волокон медленных скелетных мышц. Идентичность изоформы тяжелых цепей желудочкового миозина и медленного скелетного миозина позволяет использовать эти волокна в качестве модели при изучении молекулярных механизмов развития кардиомиопатий при мутациях белков саркомера. Обнаружено, что обе исследованные мутации нарушают кальциевую регуляцию развития напряжения и влияют на кинетику его развития, что может быть причиной нарушения диастолической функции сердца и приводить к гипертрофии миокарда.
Методом молекулярной динамики (МД) исследовано влияние кардиомиопатических мутаций D75N и P161S в С0 и С1 доменах сMyBP-C на его взаимодействие с актином и тропомиозином, используя построенную в предыдущий отчетный период модель комплекса N-концевого участка cMyBP-C с актином и тропомиозином (Tpm). Количество водородных связей между 75-м остатком и актином уменьшилось почти до нуля при точечной мутации, в то время как общее количество водородных связей между C0-доменом и актином оставалось почти постоянным. Однако неупорядоченный N-концевой участок C0 домена в модели с заменой D75N был, в среднем, более удалён от поверхности актина. Что касается взаимодействия домена C1 с актином и тропомиозином в модели дикого типа и с заменой P161S, то оказалось, что такая замена существенно не повлияла на контакты с актином и Tpm. Среднее число водородных связей между актином и C1-доменами cMyBP-C, а также между Tpm и C1-доменами осталось неизменным. Кроме того, азимутальные положения нити Tpm на актиновой спирали были одинаковыми, а стандартные отклонения азимутального угла были сопоставимы для моделей WT и P161S C1.
Мы исследовали влияния эффекторов функции сердечного миозина на актин-миозиновое взаимодействие при мутациях сMyBP-C. Проанализировано влияние мавакамтена, ингибитора функции миозина, на актин-миозиновое взаимодействие, используя in vitro подвижную систему (ИПС), а также на характеристики сокращения одиночного волокна медленной скелетной мышцы. Для экспериментов в ИПС мы использовали сMyBP-C с мутацией L352P, которая нарушает ингибирование актин-миозинового взаимодействия при низких концентрациях Са2+. Мы обнаружили, что мавакамтен снижает скорость скольжения регулируемых тонких филаментов как без фрагментов сMyBP-C, так и при добавлении С0-С2 фрагментов WT и L352P, и, кроме того, ингибирует актин-миозиновое взаимодействие при низких концентрациях Са2+ в присутствии фрагмента L352P С0-С2 cMyBP-C. Замедление кинетики присоединения поперечных мостиков и ингибирование актин-миозинового взаимодействия при низких концентрациях Са2+ в присутствии мавакамтена может вести к снижению гиперсократимости и степени гипертрофии миокарда при ГКМП.
Кроме того, мы исследовали влияние мавакамтена на характеристики сокращения одиночного волокна медленной скелетной мышцы при добавлении D75N С0-С2 фрагмента cMyBP-C. Мутация D75N была выбрана для этих экспериментов, так как увеличивала Са2+ чувствительность силы одиночного мышечного волокна, что наблюдается при ГКМП. Мавакамтен снижал максимальное напряжение волокна как без фрагмента D75N С0-С2, так и в его присутствии, а также уменьшал Са2+ чувствительность и напряжение при низких концентрациях Са2+.
Исследовано влияние вариантов Q00872-1, Q00872-5 и Q00872-8 ssMyBP-C на Са2+ регуляцию актин-миозинового взаимодействия в скелетных мышцах. ssMyBP-C экспрессируется и в медленных, и в быстрых скелетных мышцах, и мы проанализировали кальциевую зависимость скорости скольжения филаментов по миозину, экстрагированному из медленных (m. soleus) и быстрых (m. psoas) скелетных мышц кролика, используя ИПС. Обнаружены изформ-специфические эффекты вариантов Q00872-1, Q00872-5 и Q00872-8 ssMyBP-C на актин-миозиновое взаимодействие. В экспериментах на отдельных волокнах медленных скелетных мышц показано, что варианты Q00872-1, Q00872-5 уменьшают кальциевую чувствительность напряжения волокна и существенно снижают максимальное изометрическое напряжение и жесткость волокна в концентрации 5 мкМ. Механические и кинетические характеристики волокон оказались более чувствительными к варианту Q00872-5 по сравнению с вариантом Q00872-1.
Публикации
1.
Набиев С.Р., Копылова Г.В., Щепкин Д.В.
Влияние сердечного миозин-связывающего белка с на характеристики одиночного актин-миозинового взаимодействия в миокарде.
Актуальные вопросы биологической физики и химии., Т. 7. № 1. С. 9-12 (год публикации - 2022)
10.29039/rusjbpc.2022.0475
2. Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В., Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Ямпольская Д.С. Роль сердечного миозин-связывающего белка с в регуляции сократительной функции миокарда Системная биология и физиология, 1(2), с. 46 (год публикации - 2022)
3.
Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Нефёдова В.В., Рябкова Н.С., Ямпольская Д.С., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В.
N-терминальный фрагмент сердечного миозин-связывающего белка-С модулирует кооперативные механизмы активации тонкой нити предсердий и желудочков
Биохимия, Т. 89(1), с. 131–146. (год публикации - 2024)
10.31857/S0320972524010076
4.
Набиев С.Р., Кочурова А.М., Никитина Л.В., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Ямпольская Д.С., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В.
N-концевой фрагмент сердечного миозин-связывающего белка-С увеличивает время актин-миозинового взаимодействия
Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, Том 176, No 9, стр. 303-306 (год публикации - 2023)
10.47056/0365-9615-2023-176-9-303-306
5. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Логвинова Д.С. Нефёдова В.В. Клейменов С.Ю., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. The effect of point mutations of the N-terminal part of cMyBP-C on its structural and functional properties 50th European Muscle Conference - Abstracts, P. 205 (год публикации - 2023)
6. Копылова Г.В., Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Логвинова Д.С., Нефедова В.В., Клейменов С.Ю., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Щепкин Д.В. Влияние гипертрофических мутаций на структурно-функциональные свойства сердечного миозин-связывающего белка С XXIV съезд физиологического общества им. И.П. Павлова 11–15 сентября 2023 года - Сборник тезисов съезда, С. 234 (год публикации - 2023)
7. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Копылова Г.В., Нефедова В.В., Матюшенко А.М., Щепкин Д.В., Бершицкий С.Ю. Влияние n-терминальных фрагментов cMyBP-C на актин-миозиновое взаимодействие в желудочках и предсердиях XXIV съезд физиологического общества им. И.П. Павлова 11–15 сентября 2023 года - Сборник тезисов съезда, С. 248 (год публикации - 2023)
8. Копылова Г.В., Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Кружаев А.Д., Логвинова Д.С., Нефедова В.В., Матюшенко А.М., Щепкин Д.В. Влияние гипертрофических мутаций на функциональные свойства сердечного миозин-связывающего белка С IV Молодежная школа-конференция «Молекулярные механизмы регуляции физиологических функций» 15–17 сентября 2023 г. - Сборник материалов, С. 6 (год публикации - 2023)
9. Бельдия Е.А., Кочурова А.М., Титова К., Логвинова Д.С., Нефедова В.В., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Влияние фосфорилирования сердечного миозин-связывающего белка с на актин-миозиновое взаимодействие IV Молодежная школа-конференция «Молекулярные механизмы регуляции физиологических функций» 15–17 сентября 2023 г. - Сборник материалов, С. 24 (год публикации - 2023)
10. Бельдия Е.А., Кочурова А.М., Титова К.В., Кружаев А.Д. Влияние фосфорилирования сердечного миозин-связывающего белка С на актин-миозиновое взаимодействие в миокарде Материалы XXIX Всероссийской конференции молодых учёных с международным участием «актуальные проблемы биомедицины–2023» 30-31 марта 2023 года, С. 169-170 (год публикации - 2023)
11.
Копылова Г.В., Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Титова К., Кружаев А., Бершицкий С.Ю., Щепкин Д.В.
The role of phosphorylation of cardiac myosin-binding protein-C in calcium regulation of actin-myosin interaction
Biophysical Reviews, V. 15. P. 1562–1563 (год публикации - 2023)
10.1007/s12551-023-01150-w
12. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Ямпольская Д.С., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Влияние сердечного миозин-связывающего белка С на кальциевую регуляцию актин-миозинового взаимодействия в разных камерах сердца. Сборник тезисов IX Международной конференции молодых ученых: вирусологов, биотехнологов, биофизиков, молекулярных биологов и биоинформатиков в рамках площадки открытых коммуникаций OpenBio. Наукоград Кольцово, 27-30 сентября 2022, С. 357 (год публикации - 2022)
13. Кочурова А.М., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Влияние N-концевых фрагментов сердечного миозин-связывающего белка С на кальциевую регуляцию актин-миозинового взаимодействия в миокарде. Сборник трудов Всероссийской междисциплинарной молодежной научной конференции с международным участием "X ИНФОРМАЦИОННАЯ ШКОЛА МОЛОДОГО УЧЕНОГО". Екатеринбург, 19-22 сентября 2022г., С. (год публикации - 2022)
14. Бельдия Е.А., Кочурова А.М., Логвинова Д.С., Нефедова В.В., Клейменов С.Ю., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Исследование влияния фосфорилирования сердечного миозин-связывающего белка С на актин-миозиновое взаимодействие XXIV съезд физиологического общества им. И.П. Павлова 11–15 сентября 2023 года - Сборник тезисов съезда, С. 244 (год публикации - 2023)
15. Набиев С.Р., Никитина Л.В., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю. Влияние фосфорилирования сердечного миозин-связывающего белка-с на характеристики одиночного актин-миозинового взаимодействия XXIV съезд физиологического общества им. И.П. Павлова 11–15 сентября 2023 года - Сборник тезисов съезда, С. 595-596 (год публикации - 2023)
16. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Антонец Ю.Я., Нефёдова В.В., Рябкова Н.С., Катруха И.А., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. МАВАКАМТЕН ИНГИБИРУЕТ АКТИН-МИОЗИНОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НА НИЗКИХ КОНЦЕНТРАЦИЯХ КАЛЬЦИЯ ПРИ МУТАЦИИ L352P cMyBP-C БИОХИМИЯ/Biochemistry (Moscow) (год публикации - 2025)
17.
Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Нефедова В.В., Ямпольская Д.С., Кубасова Н.А., Клейменов С.Ю., Антонец Ю.Ю., Рябкова Н.С., Катруха И.А., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В.
Share The D75N and P161S Mutations in the C0-C2 Fragment of cMyBP-C Associated with Hypertrophic Cardiomyopathy Disturb the Thin Filament Activation, Nucleotide Exchange in Myosin, and Actin-Myosin Interaction.
International Journal of Molecular Sciences, 25(20):11195 (год публикации - 2024)
10.3390/ijms252011195
18. Бельдия Е.А., Кочурова А.М., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. The effects of phosphorylation of cardiac myosin-binding protein-C on the actin-myosin interaction The 8th International Conference on Chemistry, Structure and Function of Biomolecules. Book of Abstracts. October 1-5, 2024. Minsk, Belarus., p. 173 (год публикации - 2024)
19. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Effect of mavacamten on actin-myosin interaction at hypertrophic mutation of cardiac myosin-binding protein C The 8th International Conference on Chemistry, Structure and Function of Biomolecules. Book of Abstracts. October 1-5, 2024. Minsk, Belarus., p. 182 (год публикации - 2024)
20. Набиев С.Р., Никитина Л.В., Матюшенко А.М., Ямпольская Д.С., Бершицкий С.Ю. Сердечный миозин-связывающий белок-С увеличивает время жизни актинмиозинового комплекса Всероссийская конференция «Достижения и перспективы фундаментальной физиологии: к столетию кафедры физиологии человека и животных МГУ». Сборник материалов. 29-30 ноября 2024 г., Москва. , с. 129-130. (год публикации - 2024)
21. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Effect of hypertrophic mutations of cardiac myosin-binding protein C on actin-myosin interaction Биоинформатика регуляции и структуры геномов / системная биология: Четырнадцатая международная мультиконференция: Тез. докл. (Россия, Новосибирск, 5–10 авг. 2024 г.), c.1675-1676. (год публикации - 2024)
22. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Mechanisms of hypertrophic cardiomyopathy pathogenesis caused by point mutations in the MYBPC3 gene The 8th International Conference on Chemistry, Structure and Function of Biomolecules. Book of Abstracts. October 1-5, 2024. Minsk, Belarus., p.181 (год публикации - 2024)
23. Копылова Г.В., Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Антонец Ю.Я., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Щепкин Д.В. Мавакамтен устраняет эффекты гипертрофической l352p мутации сердечного миозин связывающего белка C Всероссийская конференция «Достижения и перспективы фундаментальной физиологии: к столетию кафедры физиологии человека и животных МГУ». Сборник материалов. 29-30 ноября 2024 г., Москва. , с. 90-91 (год публикации - 2024)
24. Набиев С.Р., Бершицкий С.Ю., Матюшенко А.М., Копылова Г.В., Щепкин Д.В. Исследование эффектов кардиомиопатических мутаций белка-С на характеристики сокращения волокон медленных скелетных мышц Всероссийская конференция «Достижения и перспективы фундаментальной физиологии: к столетию кафедры физиологии человека и животных МГУ». Сборник материалов. 29-30 ноября 2024 г., Москва. , с. 30-31. (год публикации - 2024)
25. Набиев С.Р., Копылова Г.В. , Нефедова В.В., Матюшенко А.М., Щепкин Д.В. и Бершицкий С.Ю. The N-terminal Mutations of cMyBP-C Affect Calcium Regulation, Kinetics, and Force of Muscle Contraction International Journal of Molecular Sciences (год публикации - 2024)
26. Кочурова А.М., Бельдия Е.А., Матюшенко А.М., Бершицкий С.Ю., Щепкин Д.В., Копылова Г.В. Мутации cMYBP-C могут влиять на эффекты омекамтив мекарбила Всероссийская конференция «Достижения и перспективы фундаментальной физиологии: к столетию кафедры физиологии человека и животных МГУ». Сборник материалов. 29-30 ноября 2024 г., Москва., с. 94-97 (год публикации - 2024)