Ученые изучили влияние белка LMOD1 на восстановление мышц

Немецкие исследователи установили, что белок лейомодин-1 (LMOD1) играет важную роль на ранних этапах формирования новых мышечных структур. В экспериментах с клетками мышей было показано, что уменьшение его уровня нарушает развитие мышечных трубочек, тогда как увеличение выработки способствует ускорению этого процесса. Важность исследования заключается в понимании механизмов восстановления мышц после повреждений и связи LMOD1 со старением. Об этом сообщает издание Известия.

Способность скелетных мышц восстанавливаться после травм зависит от сателлитных стволовых клеток. В норме большинство из них находятся в состоянии покоя, но при повреждении активируются и начинают делиться. Затем клетки-предшественники дифференцируются, приобретая необходимые свойства для формирования мышечной ткани, и начинают вырабатывать специфические белки.

Следующий этап включает слияние клеток, что приводит к образованию многоядерных структур — миотрубок, предшественников зрелых мышечных волокон. Согласованность этих процессов критически важна для успешной регенерации. Молекулярные механизмы ранней дифференцировки стали предметом нового исследования.

С возрастом восстановительная способность мышц снижается, и некоторые заболевания также могут нарушать образование новых волокон. Поэтому ученые исследуют изменения внутри клеток, которые способствуют или препятствуют регенерации.

Работа проводилась под руководством Алессандро Ори и Юлии фон Мальцан. Исследователи анализировали, как белковый состав мышечных клеток меняется в процессе специализации, используя протеомику для одновременного изучения множества белков. Они применяли масс-спектрометрию для идентификации белков и оценки их содержания, проследив динамику более 6 тыс. белков.

Для анализа были взяты первичные мышечные клетки пяти мышей, наблюдение за их дифференцировкой проводилось в течение пяти дней. Образцы собирались на различных этапах, чтобы отследить последовательность изменений.

Особое внимание привлек белок LMOD1, уровень которого резко изменялся в начале дифференцировки. LMOD1 способствует образованию актиновых нитей, которые являются важной частью цитоскелета клетки, поддерживающего ее форму и участвующего в движении и росте.

Однако исследователи предположили, что роль LMOD1 может выходить за пределы организации цитоскелета. Его уровень повышался на ранних этапах дифференцировки, когда клетки начинали формировать мышечные структуры.

При уменьшении уровня LMOD1 формирование мышечных трубочек нарушалось, что приводило к накоплению клеток, не завершивших дифференцировку. Эти структуры были короче и содержали меньше ядер, что указывало на проблемы с объединением клеток.

При повышении выработки LMOD1 дифференцированные мышечные трубочки появлялись быстрее, были длиннее и содержали больше ядер. Анализ белкового состава подтвердил, что клетки быстрее приобретали молекулярные признаки формирования мышечной ткани.

Исследователи также проследили изменения в поврежденных мышцах животных, где уровень LMOD1 повышался на ранних этапах регенерации. Эксперимент со снижением LMOD1 после повреждения мышцы ухудшал регенерацию, что подтверждает его важность в восстановлении ткани.

Кроме того, команда обнаружила взаимодействие LMOD1 с SIRT1, ферментом, который участвует в регуляции активности белков и генов. При повышенной выработке LMOD1 уровень SIRT1 в ядре клетки уменьшался, что может объяснять влияние LMOD1 на программу клеточной специализации.

Ученые также заметили повышенный уровень LMOD1 в мышечных стволовых клетках старых мышей, что интересно на фоне снижения регенеративной способности мышц с возрастом. Однако повышенное содержание LMOD1 не всегда означает лучшую регенерацию, поскольку важны состояние клетки и взаимодействие с другими регуляторами.

Основные эксперименты проводились на мышах, и дальнейшие исследования необходимы для проверки аналогичных механизмов в человеческих мышцах. Ученые намерены выяснить, как уровень LMOD1 изменяется в стареющих мышцах и как это влияет на регенерацию. Изучение LMOD1 и SIRT1 может помочь понять причины нарушенного восстановления при старении и заболеваниях, что откроет возможности для будущей терапии.