scholarly journals Myosin Binding Protein-C Forms Amyloid-Like Aggregates In Vitro

2021 ◽  
Vol 22 (2) ◽  
pp. 731
Author(s):  
Liya G. Bobyleva ◽  
Sergey A. Shumeyko ◽  
Elmira I. Yakupova ◽  
Alexey K. Surin ◽  
Oxana V. Galzitskaya ◽  
...  
Keyword(s):  
Protein C ◽  
Quaternary Structure ◽  
Binding Protein ◽  
Structural Features ◽  
X Ray ◽  
Myosin Binding Protein ◽  
Myosin Binding Protein C ◽  
Myosin Binding

This work investigated in vitro aggregation and amyloid properties of skeletal myosin binding protein-C (sMyBP-C) interacting in vivo with proteins of thick and thin filaments in the sarcomeric A-disc. Dynamic light scattering (DLS) and transmission electron microscopy (TEM) found a rapid (5–10 min) formation of large (>2 μm) aggregates. sMyBP-C oligomers formed both at the initial 5–10 min and after 16 h of aggregation. Small angle X-ray scattering (SAXS) and DLS revealed sMyBP-C oligomers to consist of 7–10 monomers. TEM and atomic force microscopy (AFM) showed sMyBP-C to form amorphous aggregates (and, to a lesser degree, fibrillar structures) exhibiting no toxicity on cell culture. X-ray diffraction of sMyBP-C aggregates registered reflections attributed to a cross-β quaternary structure. Circular dichroism (CD) showed the formation of the amyloid-like structure to occur without changes in the sMyBP-C secondary structure. The obtained results indicating a high in vitro aggregability of sMyBP-C are, apparently, a consequence of structural features of the domain organization of proteins of this family. Formation of pathological amyloid or amyloid-like sMyBP-C aggregates in vivo is little probable due to amino-acid sequence low identity (<26%), alternating ordered/disordered regions in the protein molecule, and S–S bonds providing for general stability.

scholarly journals Λειτουργικός χαρακτηρισμός της πρωτεΐνης CSRP3 στον καρδιακό και σκελετικό μυ

2010 ◽  
Author(s):  
Βασιλική Παπαλουκά
Keyword(s):  
In Silico ◽  
Protein C ◽  
Binding Protein ◽  
Myosin Binding Protein ◽  
Myosin Binding Protein C ◽  
Myosin Binding ◽  
Glycine Rich Protein

Η διδακτορική διατριβή εστιάζεται στη μελέτη του μηχανισμού δράσης της πρωτεΐνης cysteine and glycine-rich protein 3 (CSRP3) σε σκελετικούς και καρδιακούς μύες κάτω από φυσιολογικές ή παθολογικές συνθήκες . Η CSRP3 παίζει καθοριστικό ρόλο στη λειτουργία του καρδιακού και σκελετικού μυ, ενώ μεταλλάξεις του γονιδίου της κι αλλαγές στα επίπεδα έκφρασής του έχουν συσχετιστεί με την ανάπτυξη διατατικής μυοκαρδιοπάθειας και της μυοπάθειας με ραβδία αντίστοιχα. Ο εντοπισμός και οι λειτουργίες της CSRP3 διαφέρουν ανάλογα με το στάδιο ωρίμανσης του μυοκυττάρου. Στα πρώιμα στάδια της μυϊκής διαφοροποίησης η CSRP3 εντοπίζεται στον πυρήνα ρυθμίζοντας τη μυογένεση, ενώ στα πιο όψιμα στάδια μετατοπίζεται στο κυτταρόπλασμα όπου αλληλεπιδρά με μία ποικιλία πρωτεϊνικών συνδετών συμβάλλοντας στη δομή και μηχανική λειτουργία του μυϊκού κυττάρου. Παρόλο το πλήθος των μελετών γύρω από την CSRP3 για τον προσδιορισμό της δράσης της, πολλά ερωτήματα παραμένουν αναπάντητα. Για την πλήρη αποσαφήνιση του ρόλου της στο μυοκύτταρο είναι αναγκαία η διεξοδική ανάλυση των μοριακών μηχανισμών στους οποίους εμπλέκεται μέσω της διερεύνησης νέων πρωτεϊνικών συνδετών της και το χαρακτηρισμό της δράσης των πρωτεϊνικών αυτών συμπλοκών. Ακολουθώντας αυτή την προσέγγιση, στα πλαίσια της διατριβής ανακαλύφθηκε η άγνωστη έως τώρα αλληλεπίδραση της CSRP3 με την πρωτεΐνη cofilin-2 (CFL2) και μελετήθηκε η εμπλοκή της στο σύστημα πολυ/αποπολυμερισμού της μυϊκής ακτίνης, προσδίδοντάς της έναν καινούριο καίριο ρόλο στην ρύθμιση του κυτταροσκελετού της ακτίνης του μυοκυττάρου. Οι διαταραχές της στοιχειομετρίας των συγκεκριμένων μορίων σε περιπτώσεις γονιδιακών μεταλλάξεων ή ανώμαλης γονιδιακής έκφρασης όπως συμβαίνει σε πλήθος μυοπαθειών και μυοκαρδιοπαθειών ενδέχεται να συμβάλει στην παθογένεση ή/και την εξέλιξη της νόσου. Περαιτέρω βιοχημικές και μοριακές αναλύσεις οδήγησαν στην εύρεση ενός δεύτερου συνδέτη της CSRP3, της πρωτεΐνης myosin binding protein C (MyBPC) τόσο στον καρδιακό όσο και στον σκελετικό μυ. In vitro και in vivo πειράματα απέδειξαν τη δημιουργία του συμπλόκου CSRP3/MyBPC μέσω της αλληλεπίδρασης συγκεκριμένων περιοχών τους. Τα ευρήματα αυτά εμπλέκουν την CSRP3 μέσω της αλληλεπίδρασης της με τη MyBPC στη ρύθμιση της πρόσδεσης λεπτών και παχέων μυοϊνιδίων του σαρκομεριδίου, άρα και στο μηχανισμό της μυϊκής σύσπασης. Τα in silico αποτελέσματα έδειξαν ότι το σύμπλοκο CSRP3/MyBPC3 θα μπορούσε να προσδένεται άμεσα και με την CFL2. Η περαιτέρω μελέτη της αλληλεπίδρασης των τριών πρωτεϊνών θα προσδιορίσει το σαφή ρόλο του συμπλόκου στη φυσιολογική λειτουργία και παθολογία του καρδιακού και σκελετικού μυός. Το γεγονός ότι και οι τρεις πρωτεΐνες έχουν ευθέως ενοχοποιηθεί για την εμφάνιση μυϊκών ασθενειών τονίζει την ανάγκη εστίασης της έρευνας πάνω σε αυτές, ενώ παράλληλα ανοίγει νέους ορίζοντες για την ενδεχόμενη ίαση των μυοπαθειών. Τέλος, με τη χρήση ενός ευρέος φάσματος σύγχρονων τεχνικών ανακαλύφθηκε ένα νέο ισόμορφο της CSRP3, το οποίο εντοπίστηκε σε καρδιακούς και σκελετικούς μύες στον άνθρωπο και το ποντίκι. Με μοριακές προσεγγίσεις διαλευκάνθηκε η δομή καθώς και τα επίπεδα έκφρασής του στα διαφορετικά στάδια της διαφοροποίησης των μυϊκών κυττάρων. Παράλληλα παρήχθει πολυκλωνικό αντίσωμα έναντι του CSRP3 ισομόρφου που επέτρεψε τη στοχευμένη ανάλυση του σε πρωτεϊνικό επίπεδο. Τα έως τώρα ευρήματα υποδηλώνουν ότι η δράση του ενδέχεται να έγκειται στον έμμεσο έλεγχο της μυογένεσης αφού φαίνεται να περιορίζει την πρόσδεση της CSRP3 στο μυϊκό μεταγραφικό παράγοντα Myogenin. Σε κλινικό επίπεδο, η παρούσα διδακτορική διατριβή ανέδειξε τη σημασία της CSRP3 ως θεραπευτικού στόχου για την αντιμετώπιση των μυοκαρδιοπαθειών και σκελετικών μυοπαθειών στον άνθρωπο. Καθώς η πρωτεΐνη αυτή εμπλέκεται στη σταθερότητα της δομής του κυτταροσκελετού, η οποία διαταράσσεται σε πολλές περιπτώσεις καρδιακής ή σκελετικής μυοπάθειας, αναμένεται πως η ιατρική παρέμβαση στην λειτουργία της σε μοριακό επίπεδο, θα μπορούσε να συμβάλλει στη βελτίωση της μυϊκής λειτουργίας και τελικά της κλινικής εικόνας. Μελλοντικές έρευνες προς αυτήν την κατεύθυνση σε ζωικά μοντέλα, θα αξιολογήσουν περαιτέρω τη θεραπευτική σημασία της CSRP3 στο επίπεδο του ζώντος οργανισμού. Συμπερασματικά, η παρούσα διδακτορική διατριβή συνέβαλε στην καλύτερη κατανόηση του λειτουργικού ρόλου της πρωτεΐνης CSRP3 στον καρδιακό και σκελετικό μυ. Επιπλέον, ανέδειξε νέους μηχανισμούς μέσω των οποίων μπορεί να συμβάλει στην παθογένεση στους συγκεκριμένους ιστούς. Τα ευρήματα αυτά στο σύνολο τους διευρύνουν σημαντικά τις έως σήμερα γνώσεις για την CSRP3 και θέτουν τις βάσεις για την αξιοποίηση της ως μελλοντικό θεραπευτικό στόχο για την αντιμετώπιση μυοκαρδιοπαθειών και σκελετικών μυοπαθειών.

scholarly journals PKCε Increases Phosphorylation of the Cardiac Myosin Binding Protein C at Serine 302 both in Vitro and in Vivo†

Biochemistry ◽  
2007 ◽  
Vol 46 (23) ◽  
pp. 7054-7061 ◽  
Author(s):  
Lei Xiao ◽  
Qiong Zhao ◽  
Yanmei Du ◽  
Chao Yuan ◽  
R. John Solaro ◽  
...  
Keyword(s):  
Protein C ◽  
Binding Protein ◽  
Cardiac Myosin ◽  
Myosin Binding Protein ◽  
Myosin Binding Protein C ◽  
Myosin Binding

scholarly journals Altered C10 domain in cardiac myosin binding protein-C results in hypertrophic cardiomyopathy

2019 ◽  
Vol 115 (14) ◽  
pp. 1986-1997 ◽  
Author(s):  
Diederik W D Kuster ◽  
Thomas L Lynch ◽  
David Y Barefield ◽  
Mayandi Sivaguru ◽  
Gina Kuffel ◽  
...  
Keyword(s):  
Hypertrophic Cardiomyopathy ◽  
Protein C ◽  
Binding Protein ◽  
Force Generation ◽  
Contractile Dysfunction ◽  
Cardiac Myosin ◽  
Myosin Binding Protein ◽  
Myosin Binding Protein C ◽  
Myosin Binding

Abstract Aims A 25-base pair deletion in the cardiac myosin binding protein-C (cMyBP-C) gene (MYBPC3), proposed to skip exon 33, modifies the C10 domain (cMyBP-CΔC10mut) and is associated with hypertrophic cardiomyopathy (HCM) and heart failure, affecting approximately 100 million South Asians. However, the molecular mechanisms underlying the pathogenicity of cMyBP-CΔC10mutin vivo are unknown. We hypothesized that expression of cMyBP-CΔC10mut exerts a poison polypeptide effect leading to improper assembly of cardiac sarcomeres and the development of HCM. Methods and results To determine whether expression of cMyBP-CΔC10mut is sufficient to cause HCM and contractile dysfunction in vivo, we generated transgenic (TG) mice having cardiac-specific protein expression of cMyBP-CΔC10mut at approximately half the level of endogenous cMyBP-C. At 12 weeks of age, significant hypertrophy was observed in TG mice expressing cMyBP-CΔC10mut (heart weight/body weight ratio: 4.43 ± 0.11 mg/g non-transgenic (NTG) vs. 5.34 ± 0.25 mg/g cMyBP-CΔC10mut, P < 0.05). Furthermore, haematoxylin and eosin, Masson’s trichrome staining, as well as second-harmonic generation imaging revealed the presence of significant fibrosis and a greater relative nuclear area in cMyBP-CΔC10mut hearts compared with NTG controls. M-mode echocardiography analysis revealed hypercontractile hearts (EF: 53.4%±2.9% NTG vs. 66.4% ± 4.7% cMyBP-CΔC10mut; P < 0.05) and early diastolic dysfunction (E/E′: 28.7 ± 3.7 NTG vs. 46.3 ± 8.4 cMyBP-CΔC10mut; P < 0.05), indicating the presence of an HCM phenotype. To assess whether these changes manifested at the myofilament level, contractile function of single skinned cardiomyocytes was measured. Preserved maximum force generation and increased Ca2+-sensitivity of force generation were observed in cardiomyocytes from cMyBP-CΔC10mut mice compared with NTG controls (EC50: 3.6 ± 0.02 µM NTG vs. 2.90 ± 0.01 µM cMyBP-CΔC10mut; P < 0.0001). Conclusion Expression of cMyBP-C protein with a modified C10 domain is sufficient to cause contractile dysfunction and HCM in vivo.

scholarly journals N-terminal fragment of cardiac myosin binding protein-C triggers pro-inflammatory responses in vitro

2016 ◽  
Vol 99 ◽  
pp. 47-56 ◽  
Author(s):  
Christoph Lipps ◽  
Jenine H. Nguyen ◽  
Lukas Pyttel ◽  
Thomas L. Lynch ◽  
Christoph Liebetrau ◽  
...  
Keyword(s):  
Protein C ◽  
Inflammatory Responses ◽  
Binding Protein ◽  
Cardiac Myosin ◽  
Myosin Binding Protein ◽  
Myosin Binding Protein C ◽  
Terminal Fragment ◽  
Myosin Binding

Abstract 376: Amino Terminal C0-C1f Region of Cardiac Myosin Binding Protein-C is Essential for Normal Cardiac Function

2015 ◽  
Vol 117 (suppl_1) ◽  
Author(s):  
Thomas L Lynch ◽  
Diederik W Kuster ◽  
David Barefield ◽  
Mayandi Sivaguru ◽  
Michael J Previs ◽  
...  
Keyword(s):  
Cardiac Function ◽  
Protein C ◽  
Binding Protein ◽  
Cardiac Myosin ◽  
Amino Terminal ◽  
Myosin Binding Protein ◽  
Myosin Binding Protein C ◽  
Thick Filaments ◽  
Myosin Binding

Rationale: Cardiac myosin binding protein-C (cMyBP-C) is a trans-filament protein that has been shown to regulate cardiac function via its amino terminal (N’) regions. However, it is unknown whether the first 271 residues (C0-C1f region) are necessary to regulate contractile function in vivo. Hypothesis: The N’-region of cMyBP-C is critical for proper cardiac function in vivo. Methods and Results: Transgenic mice with approximately 80% expression of mutant truncated cMyBP-C missing C0-C1f (cMyBP-C 110kDa ), compared to endogenous cMyBP-C, were generated and characterized at 3-months of age. cMyBP-C 110kDa hearts had significantly elevated heart weight/body weight ratio, fibrosis, nuclear area and collagen content compared to hearts from non-transgenic (NTG) littermates. Electron microscopic analysis revealed normal sarcomere structure in cMyBP-C 110kDa hearts but with apparently weaker cMyBP-C stripes. Furthermore, the ability of cMyBP-C to slow actin-filament sliding within the C-zone of native thick filaments isolated from NTG hearts was lost on thick filaments from cMyBP-C 110kDa hearts. Short axis M-mode echocardiography revealed a significant increase in left ventricular (LV) internal diameter during diastole in cMyBP-C 110kDa hearts. Importantly, cMyBP-C 110kDa hearts displayed a significant reduction in fractional shortening compared to hearts from NTG littermates. We further observed a decrease in the thickness of the LV interventricular septum and free wall during systole in cMyBP-C 110kDa hearts. Strain analysis using images acquired from ECG-Gated Kilohertz Visualization identified a significant deficit in global longitudinal strain in cMyBP-C 110kDa hearts compared to NTG hearts. Conclusion: The N’-region of cMyBP-C is indispensable for maintaining normal cardiac morphology and function and loss of this region promotes contractile dysfunction both at the molecular and tissue levels.

scholarly journals New X-ray Data about Myosin-binding Protein C in Frog Muscle

2009 ◽  
Vol 96 (3) ◽  
pp. 616a ◽  
Author(s):  
Hugh Huxley ◽  
Massimo Reconditi ◽  
Tom Irving
Keyword(s):  
Protein C ◽  
Binding Protein ◽  
Frog Muscle ◽  
X Ray ◽  
Myosin Binding Protein ◽  
Myosin Binding Protein C ◽  
Myosin Binding
Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document