Nghiên cứu Y - Dược Thứ hai, ngày 22/6/2020

Nghiên cứu mới về protein cơ bắp

Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm y học phân tử Max Delbrück thuộc Hiệp hội Helmholtz (MDC) đã phát triển một mô hình chuột cho phép chúng nhìn vào bên trong một cơ bắp đang hoạt động và xác định các protein cho phép sarcomere co bóp, thư giãn, truyền đạt nhu cầu năng lượng của nó và thích nghi với tập thể dục.

Ảnh minh họa
Ảnh minh họa
Cụ thể, họ có thể ánh xạ các protein trong các tiểu vùng được xác định của sarcomere, bắt đầu từ "đĩa Z", ranh giới giữa các sarcomer lân cận. Đây là một bước tiến đáng kể trong nghiên cứu về cơ vân.

Trong quá trình đó, họ đã thực hiện một khám phá bất ngờ: myosin, một trong ba protein chính tạo nên các sợi cơ vân, xuất hiện để vào đĩa Z. Các mô hình về cách myosin, actin và protein Titin đàn hồi hoạt động cùng nhau đã bỏ qua phần lớn khả năng các sợi nấm myosin xâm nhập vào cấu trúc đĩa Z. Chỉ gần đây, các nhà khoa học Đức đưa ra giả thuyết rằng họ làm, nhưng cho đến nay không có bằng chứng thực nghiệm nào xác nhận mô hình này.

Giáo sư Michael Gotthardt, người đứng đầu Phòng thí nghiệm sinh học tế bào thần kinh cơ và tim mạch của MDC, cho biết: "Điều này sẽ gây bất ngờ ngay cả đối với các nhà nghiên cứu myosin". "Nó đạt đến những điều cơ bản về cách cơ bắp tạo ra lực."

Nhóm của Gotthardt bao gồm các tác giả đầu tiên Tiến sĩ Franziska Rudolph và Tiến sĩ Claudia Fink với sự giúp đỡ từ các đồng nghiệp tại MDC và Đại học Gottingen, không bao giờ đặt ra để xác nhận lý thuyết này. Mục tiêu chính của họ là xác định các protein trong và gần đĩa Z. Để làm điều này, họ đã phát triển một mô hình chuột với một loại enzyme nhân tạo, được gọi là BioID, được đưa vào protein Titin khổng lồ. Titin-BioID sau đó được gắn thẻ protein gần với đĩa Z.

Sarcomeres là những cỗ máy phân tử nhỏ, chứa đầy protein tương tác chặt chẽ. Cho đến nay, không thể tách protein cụ thể cho các tiểu vùng khác nhau, đặc biệt là trong cơ bắp hoạt động, hoạt động. "Titin-BioID thăm dò các vùng cụ thể của cấu trúc sarcomere in vivo", Tiến sĩ Philipp Mertins, người đứng đầu Phòng thí nghiệm Proteomics của MDC nói. "Điều này đã không thể có trước đây."

Nhóm nghiên cứu là người đầu tiên sử dụng BioID ở động vật sống trong điều kiện sinh lý và xác định 450 protein liên quan đến sarcomere, trong đó khoảng một nửa đã được biết đến. Họ tìm thấy sự khác biệt nổi bật giữa tim và cơ xương, và chuột trưởng thành so với trẻ sơ sinh, liên quan đến cấu trúc sarcomere, tín hiệu và trao đổi chất. Những khác biệt này phản ánh nhu cầu của mô trưởng thành để tối ưu hóa hiệu suất và sản xuất năng lượng so với tăng trưởng và tu sửa trong mô sơ sinh.

"Chúng tôi muốn biết ai ở đó, biết ai là người chơi," Gotthardt nói. "Hầu hết đã được mong đợi, xác nhận cách tiếp cận của chúng tôi."


Sự bất ngờ

Protein mà họ không mong đợi nhìn thấy trong đĩa Z là myosin, được tích hợp ở vị trí đối diện của sarcomere. Khi một cơ bắp được kích hoạt để di chuyển, myosin đi dọc theo actin mang các đĩa Z lân cận lại gần nhau hơn. Sự trượt của sợi Actin và myosin này tạo ra lực cho phép tim của chúng ta bơm máu hoặc cơ xương để duy trì tư thế, hoặc nâng một vật thể.

Cái gọi là "mô hình dây tóc trượt" này của sarcomere mô tả quá trình sản sinh lực và giúp giải thích lực và độ dài sarcomere liên quan như thế nào. Tuy nhiên, các mô hình hiện tại gặp khó khăn trong việc dự đoán hành vi của các sarcomer ký hợp đồng đầy đủ. Những mô hình đó đã cho rằng myosin không vào đĩa Z khi đi dọc theo actin. Đã có một số gợi ý rằng có lẽ nó tiếp tục. "Nhưng chúng tôi không biết liệu những gì chúng tôi nhìn thấy trong các mẫu mô nhuộm là một vật phẩm hoặc đời thực", Gotthardt nói. "Với BioID, chúng tôi có thể ngồi tại đĩa Z và xem myosin đi ngang qua."

Gotthardt đồng ý với lý thuyết đề xuất rằng myosin vào đĩa Z có thể hạn chế hoặc làm giảm sự co lại. Điều này có thể giúp giải quyết vấn đề đang diễn ra mà các nhà khoa học đã tính toán được bao nhiêu lực cơ có thể tạo ra liên quan đến chiều dài của nó và dẫn đến một mô hình tinh chế của sarcomere và có thể phục vụ để bảo vệ cơ bắp khỏi sự co thắt quá mức.

Tại sao nó quan trọng

Hiểu làm thế nào các sợi cơ mở rộng và co lại ở cấp độ phân tử trong điều kiện bình thường là rất quan trọng để các nhà nghiên cứu có thể xác định điều gì đang xảy ra khi cơ bắp bị tổn thương, bị bệnh hoặc teo theo tuổi tác. Xác định các protein đang gây ra vấn đề có khả năng giúp xác định các mục tiêu điều trị mới cho bệnh nhân mắc bệnh tim hoặc rối loạn cơ xương.

Gotthardt và nhóm của ông có kế hoạch sử dụng BioID tiếp theo để nghiên cứu động vật với các bệnh lý khác nhau, để xem những protein nào liên quan đến teo cơ, chẳng hạn. "Có lẽ một loại protein thường không có trong sarcomere và nó là một phần của bệnh lý", Gotthardt nói. "Chúng tôi có thể tìm thấy nó với BioID."


Nguồn: Tài liệu được cung cấp bởi Trung tâm y học phân tử Max Delbrück trong Hiệp hội Helmholtz
- Thuocbietduoc.com.vn cung cấp thông tin về hơn 30.000 loại thuốc theo toa, thuốc không kê đơn. - Các thông tin về thuốc trên Thuocbietduoc.com.vn cho mục đích tham khảo, tra cứu và không dành cho tư vấn y tế, chẩn đoán hoặc điều trị. - Khi dùng thuốc cần tuyệt đối tuân theo theo hướng dẫn của Bác sĩ
- Chúng tôi không chịu trách nhiệm về bất cứ hậu quả nào xảy ra do tự ý dùng thuốc dựa theo các thông tin trên Thuocbietduoc.com.vn
Thông tin Thuốc và Biệt Dược
- Giấy phép ICP số 235/GP-BC.
© Copyright Thuocbietduoc.com.vn
- Contact: VBCmedia, Jsc. - No 34, Louis Metropolis, Hanoi - Email: contact@thuocbietduoc.com.vn