Λειτουργικός χαρακτηρισμός της πρωτεΐνης CSRP3 στον καρδιακό και σκελετικό μυ
Authors: Παπαλουκά Βασιλική 
Published: August 2021

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.