L'alterazione della fosforilazione della tirosina del proteoma cardiaco e della via dell'EGFR contribuiscono alla cardiomiopatia ipertrofica

Biologia delle comunicazioni volume 5, numero articolo: 1251 (2022) Citare questo articolo

1116 accessi

2 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

Le alterazioni della fosforilazione della serina/treonina del proteoma cardiaco sono un segno distintivo dello scompenso cardiaco. Tuttavia, il contributo della fosforilazione della tirosina (pTyr) alla patogenesi dell’ipertrofia cardiaca rimane poco chiaro. Utilizziamo la mappatura globale per scoprire e quantificare pTyr sito specifico in due modelli murini ipertrofici cardiaci, ovvero sovraespressione cardiaca di ErbB2 (TgErbB2) e catena pesante della miosina α R403Q (R403Q-αMyHC Tg), rispetto ai cuori di controllo. Da ciò, ci sono significative alterazioni fosfoproteomiche nei topi TgErbB2 nelle vie della cardiomiopatia ventricolare destra, della cardiomiopatia ipertrofica (HCM) e della cardiomiopatia dilatativa (DCM). D'altra parte, i topi Tg R403Q-αMyHC hanno indicato che la via EGFR1 è centrale per l'ipertrofia cardiaca, insieme all'attivazione delle vie di segnalazione dell'angiopoietina, dell'ErbB, dell'ormone della crescita e delle chemochine. Sorprendentemente, la maggior parte delle proteine ​​del miofilamento hanno una sottoregolazione di pTyr piuttosto che una sovraregolazione. L'analisi di arricchimento del substrato chinasi (KSEA) mostra una marcata downregulation dell'attività del percorso MAPK a valle di k-Ras nei topi TgErbB2 e l'attivazione di EGFR, adesione focale, PDGFR e vie del citoscheletro di actina. L'inibizione in vivo di ErbB2 da parte dell'AG-825 riduce il disordine dei cardiomiociti. La serina/treonina e il fosfoproteoma della tirosina confermano i percorsi sopra descritti e l'efficacia del trattamento AG-825. Pertanto, pTyr alterato può svolgere un ruolo regolatore nei modelli ipertrofici cardiaci.

La cardiomiopatia ipertrofica familiare (HCM) aumenta lo spessore della parete del ventricolo sinistro (LV); condizioni di carico anomale non possono spiegare questa alterazione. Mutazioni nei geni che codificano per le proteine ​​del sarcomero sono comuni nei pazienti con HCM (40-60%)1. Lo studio delle modificazioni post-traduzionali (PTM) delle proteine ​​del sarcomero (o proteine ​​che gestiscono il Ca2+) può offrire un'opportunità unica per comprendere meglio come i disordini genetici portano alla disfunzione cardiaca e scoprire potenziali bersagli per la terapia2,3,4. Ad esempio, i PTM della troponina I cardiaca (cTnI), una proteina del sarcomero coinvolta centralmente nella regolazione della contrattilità miocardica, sono stati ampiamente studiati, in particolare per il ruolo funzionale della fosforilazione dipendente dalla proteina chinasi A5. In particolare, la fosforilazione di cTnI-S22/23, uno dei siti regolatori più rilevanti della cTnI, è sottoregolata nell'insufficienza cardiaca umana (HF)6 e porta a disfunzione contrattile7.

La fosforilazione della tirosina (pTyr) è essenziale per lo sviluppo strutturale cardiaco e l'organizzazione delle miofibrille durante l'embriogenesi8,9. Ad esempio, diverse tirosina fosfatasi sono state collegate a malattie cardiache e addirittura proposte come bersaglio terapeutico per alcune condizioni. Inoltre, le mutazioni del non recettore della tirosina-proteina fosfatasi di tipo 11 (PTPN11) possono portare a HCM o cardiomiopatia dilatativa (DCM)10,11. Nel cuore, PTPN11 probabilmente svolge un ruolo nella disfunzione sistolica prodotta dal sovraccarico pressorio12. La fosfatasi acida 1 (ACP1) è un'altra tirosina fosfatasi associata alla fisiopatologia cardiaca. Di conseguenza, la sua eliminazione protegge dalla cardiomiopatia indotta dallo stress13. Il nostro gruppo ha dimostrato per la prima volta che la fosforilazione di cTnI-Y26 è facilmente rilevabile nei cuori umani sani e sottoregolata nell'HF e nel DCM14 umani. Tuttavia, il modo in cui queste alterazioni contribuiscono all’insorgenza e alla progressione della malattia cardiaca rimane poco compreso. Una migliore comprensione di ulteriori cambiamenti sito-specifici dei singoli siti fosforilati in tirosina aiuterebbe sostanzialmente in questa direzione.

Il presente studio ha applicato un approccio proteomico globale quantitativo della fosfotirosina senza etichetta e tandem mass tagging (TMT) per determinare quali siti del sarcomero hanno alterato la quantità di fosforilazione di Tyr in siti specifici in due modelli non correlati di HCM. Il primo modello è secondario alla sovraespressione del recettore tirosina chinasi ErbB215,16. Il secondo riepiloga le caratteristiche della malattia umana, più specificamente, una mutazione R403Q della catena pesante della miosina, proteina del miofilamento, caratteristica dell'HCM17 familiare. I topi TgErbB2 sviluppano inizialmente una sorprendente ipertrofia cardiaca concentrica, che evolve in fibrosi diffusa e disordine dei miociti16 con HCM. Questa linea di topi presenta inoltre un'anomala gestione del calcio, è soggetta ad aritmie e a sviluppare cardiomiopatia ipertrofica ostruttiva2. Allo stesso modo, i topi R403Q-αMyHC riproducono l'HCM familiare umano passando da lieve ipertrofia e fibrosi a palese disordine miocitario, scompenso cardiaco e aritmie17.