심장 프로테옴과 EGFR 경로의 티로신 인산화 변화는 비대성 심근병증을 유발합니다

커뮤니케이션 생물학 5권, 기사 번호: 1251(2022) 이 기사 인용

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심장 프로테옴의 세린/트레오닌 인산화의 변화는 심부전의 특징입니다. 그러나 심장 비대의 병인에 대한 티로신 인산화(pTyr)의 기여는 불분명합니다. 우리는 대조군 심장과 비교하여 ErbB2(TgErbB2) 및 α 미오신 중쇄 R403Q(R403Q-αMyHC Tg)의 심장 과발현, 즉 두 심장 비대 마우스 모델에서 부위별 pTyr을 발견하고 정량화하기 위해 글로벌 매핑을 사용합니다. 이로부터 우심실 심근병증, 비대성 심근병증(HCM) 및 확장성 심근병증(DCM) 경로에서 TgErbB2 마우스의 중요한 인산염 단백질 변화가 있습니다. 반면, R403Q-αMyHC Tg 마우스는 EGFR1 경로가 안지오포이에틴, ErbB, 성장 호르몬 및 케모카인 신호 전달 경로 활성화와 함께 심장 비대의 중심이라는 것을 나타냅니다. 놀랍게도 대부분의 근필라멘트 단백질은 pTyr의 상향 조절보다는 하향 조절을 가지고 있습니다. 키나제 기질 농축 분석(KSEA)은 TgErbB2 마우스에서 k-Ras 하류의 MAPK 경로 활성의 현저한 하향 조절과 EGFR, 국소 접착, PDGFR 및 액틴 세포골격 경로의 활성화를 보여줍니다. AG-825에 의한 생체 내 ErbB2 억제는 심근세포 혼란을 감소시킵니다. 세린/트레오닌 및 티로신 포스포프로테옴은 위에서 설명한 경로와 AG-825 치료의 효과를 확인합니다. 따라서 변경된 pTyr은 심장 비대증 모델에서 조절 역할을 할 수 있습니다.

가족성 비대성 심근병증(HCM)은 좌심실(LV) 벽 두께를 증가시킵니다. 비정상적인 하중 조건은 이러한 변화를 설명할 수 없습니다. 근절 단백질을 코딩하는 유전자의 돌연변이는 HCM 환자에서 흔히 발생합니다(40-60%)1. 근절 단백질(또는 Ca2+ 처리 단백질)의 번역 후 변형(PTM)을 연구하면 유전 질환이 어떻게 심장 기능 장애로 이어지는지 더 잘 이해하고 치료를 위한 잠재적인 표적을 발견할 수 있는 독특한 기회를 제공할 수 있습니다2,3,4. 예를 들어, 심근 수축 조절에 중심적으로 관여하는 근절 단백질인 심장 트로포닌 I(cTnI)의 PTM은 특히 단백질 키나제 A 의존성 인산화의 기능적 역할에 대해 광범위하게 연구되었습니다5. 특히 cTnI의 가장 관련성이 높은 조절 부위 중 하나인 cTnI-S22/23의 인산화는 인간 심부전(HF)6에서 하향 조절되어 수축 기능 장애를 유발합니다7.

티로신 인산화(pTyr)는 배아 발생 동안 심장 구조 발달과 근원섬유 조직에 필수적입니다8,9. 예를 들어, 몇몇 티로신 포스파타제는 심장 질환과 관련이 있으며 일부 조건에 대한 치료 표적으로 제안되기도 했습니다. 더욱이, 티로신-단백질 포스파타제 비수용체 유형 11(PTPN11)의 돌연변이는 HCM 또는 확장성 심근병증(DCM)을 유발할 수 있습니다10,11. 심장에서 PTPN11은 압력 과부하로 인해 발생하는 수축기 기능 장애에 역할을 할 가능성이 높습니다. 산성 포스파타제 1(ACP1)은 심장 병리생리학과 관련된 또 다른 티로신 포스파타제입니다. 따라서 이의 삭제는 스트레스로 인한 심근병증을 예방합니다13. 우리 그룹은 먼저 cTnI-Y26 인산화가 건강한 인간의 심장에서 쉽게 감지되고 인간 HF 및 DCM14에서 하향 조절된다는 것을 보여주었습니다. 그러나 이러한 변화가 어떻게 심장 질환의 발병과 진행에 기여하는지 아직 잘 알려져 있지 않습니다. 개별 티로신 인산화 부위의 추가적인 부위별 변화를 더 잘 파악하면 이 방향에 실질적으로 도움이 될 것입니다.

본 연구는 HCM의 두 개의 관련 없는 모델에서 특정 부위의 Tyr 인산화 양이 변경된 근절 부위를 결정하기 위해 라벨이 없는 직렬 질량 태깅(TMT) 정량적 글로벌 포스포티로신 프로테오믹스 접근 방식을 적용했습니다. 첫 번째 모델은 티로신 키나제 수용체 ErbB215,16의 과발현에 이차적입니다. 두 번째는 인간 질병의 특징, 보다 구체적으로 가족성 HCM17의 특징인 근필라멘트 단백질 미오신 중쇄의 R403Q 돌연변이를 요약합니다. TgErbB2 마우스는 처음에 현저한 동심원성 심장 비대를 발달시키며, 이는 HCM으로 확산성 섬유증 및 근세포 혼란으로 발전합니다. 이 계통의 쥐는 또한 비정상적인 칼슘 처리 능력을 갖고 있으며 부정맥이 발생하기 쉽고 비대성 폐쇄성 심근병증이 발생하기 쉽습니다2. 마찬가지로, R403Q-αMyHC 마우스는 경미한 비대 및 섬유증에서 명백한 근세포 혼란, HF 및 부정맥으로 진행하여 인간 가족성 HCM을 재현합니다.

1, -Log p-value < 1.3) were detected in 23 phosphosites corresponding to 18 proteins in TgErbB2 mice (Fig. 3d) and 45 phosphosites in 35 proteins in the R403Q-αMyHC Tg mice (Fig. 3f) using ANOVA (p < 0.05). It is noteworthy that pTyr of several peptides of the alpha-myosin heavy chain (Myh7-Y386, Y410, Y1375), one peptide of the beta-myosin heavy chain (Myh6-Y1349), and two peptides of Titin (Ttn-Y2118, Y21190) are downregulated while cardiac Ttn Y-31324 pTyr is upregulated on TgErbB2 mice hearts (Fig. 3d). Interestingly, Myh7-Y410 phosphorylation is downregulated in TgErbB2 and upregulated in R403Q-αMyHC Tg mice hearts (Fig. 3e). In contrast, cTnI Y113 (Tnni3-Y113) pTyr is downregulated in both HCM models but only reached statistical significance in R403Q-αMyHC Tg mice hearts. Titin phosphorylation (TtnY1881, Y1901, and Y33864) was significantly downregulated in the latter model./p> 1 and p-value < 0.05). Like whole global heart TMT phospho-tyrosine normalized to full proteome data, the statistically significant protein expression changes were subjected to MSigDB for pathway analysis. The results are shown in Supplementary Data 4./p>

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