Исследователи Cedars-Sinai Heart Institute обнаружили, что шесть белков – на пять больше, чем считалось ранее – отвечают за межклеточную коммуникацию, которая регулирует работу сердца и играет роль в ограничении размеров сердечных приступов и инсультов.
Самый маленький из этих белков направляет самый большой в выполнении своей роли по координации миллиардов сердечных клеток во время каждого сердечного сокращения. Вместе белки синхронизируют биение сердца, как выяснили исследователи.
"Теперь мы знаем, что эти белки существуют," сказал Робин Шоу, доктор медицинских наук, старший автор исследования, опубликованного в журнале Cell Reports. "Полученные данные продвигают наше понимание межклеточной коммуникации, лежащей в основе здоровой работы сердца. Когда меньше клеточной связи, что происходит при сердечной недостаточности, больше шансов на нарушение сердечного ритма, которое может привести к инвалидности или смерти."
До сих пор ученые распознали только один белок, участвующий в межклеточной коммуникации, которая происходит через каналы, известные как "щелевые соединения." Исследователи Cedars-Sinai определили пять дополнительных белков, которые регулируют быстрый поток электрических сигналов связи, координируя работу сердечных клеток для обеспечения стабильного сердцебиения.
"Обнаружение альтернативных сайтов начала трансляции в этой важной группе белков добавляет поразительное разнообразие в ключевой биологический процесс, а именно в то, что сердечные клетки связываются друг с другом электрически," сказал Эдуардо Марбан, доктор медицинских наук, директор Cedars-Sinai Heart Institute. "Последствия являются серьезными для аритмий и сердечной недостаточности."
Через явление, называемое "альтернативный перевод," механизм производства белков в каждой клетке может производить более короткие белки из того же гена, который кодирует самый большой из белков. Биологи знали о существовании альтернативного перевода, но не до конца понимали его физиологическое значение. Исследовательская группа Cedars-Sinai под руководством Шоу расширила понимание этого процесса и продолжает изучать точную роль производимых им белков.
Исследователи также определили, что класс препаратов, известный как "ингибиторы mTOR" – те, которые уже используются для иммуносупрессии при трансплантации органов – могут влиять на альтернативную трансляцию, изменяя баланс белков в клетках сердца, увеличивая степень электрической координации в сердце. Полученные данные свидетельствуют о том, что ингибиторы mTOR можно использовать для предотвращения неустойчивых, а иногда и фатальных сердечных ритмов.
Правильно бьющееся сердце необходимо для перекачки крови в мозг, легкие и другие органы. Когда аритмия возникает в основной насосной камере сердца, сердце может остановиться, что приведет к внезапной остановке сердца, что является наиболее частой причиной смерти сердечных больных. Профилактика аритмий – главный клинический приоритет. Возможность использования ингибиторов mTOR предполагает, что препараты, используемые для лечения пересаженного сердца, также могут использоваться для лечения сердечной недостаточности.
Межклеточная коммуникация происходит во всех других органах. Те же белки, которые помогают клеткам сердца общаться, также играют роль в работе мозга, развитии костей и выработке инсулина в поджелудочной железе. Эти белки также влияют на сокращение мышечных клеток в матке во время родов и потенциально могут подавлять раковые клетки. Открытие того, что ингибиторы mTOR улучшают межклеточную коммуникацию, указывает на то, что этот класс лекарств может быть полезен для лечения множественных расстройств.