Science:揭示平滑肌蛋白重要功能

心肌

美國科學家近日研究發現，平滑肌蛋白（Lmod）能促進重要心肌蛋白——肌動蛋白（actin）的裝配，並能指導肌動蛋白裝配形成「心臟泵」。這一發現是對Lmod為數不多的研究成果之一，它回答了心臟學家長期以來的一個疑問，即是什麼在控制著「心臟泵」的裝配。相關論文發表在4月11日的《科學》（Science）雜誌上。

領導此次研究的是美國賓夕法尼亞大學醫學院的Roberto Dominguez。他說：「我們比較了Lmod和原肌球結合蛋白（Tmod，已知能在肌細胞中綑紮肌動蛋白絲）的胺基酸序列，發現Lmod有一部分與Tmod特別相似。因為Lmod比Tmod大，具有自己的特徵，所以我們懷疑它可能裝配心肌的肌動蛋白絲，實驗結果證實了我們的想法。」

肌動蛋白是大部分動物細胞中最豐富的蛋白，它形成聚合體構成細胞骨架。在試管中，肌動蛋白能自然形成聚合體，而活細胞利用成核蛋白（nucleator proteins）來控制肌動蛋白絲形成的時間和地點。論文合作者、耶魯大學的Thomas Pollard說：「長久以來，生理學家一直想弄清在心肌細胞中是什麼在發揮著成核蛋白的作用。經過多年的努力，現在有了令人滿意的答案——Lmod能夠作為成核蛋白，在心肌細胞中發動肌動蛋白聚合體的形成。」

Lmod在心臟細胞中的準確定位是至關重要的，因為它的水平的升高會導致在心肌細胞核中形成反常的肌動蛋白束，而這些地方本不應存在肌動蛋白。與此類似的肌動蛋白束解體是細胞核內棒狀體肌病（intranuclear rod myopathy）的典型特徵，雖然這種疾病是由一種骨骼肌特異性的肌動蛋白基因變異所致，而外在的相似性卻表明，Lmod的突變有可能也能在心肌細胞中導致這種疾病。

目前，小組正在研究心臟怎樣調節Lmod的水平以及Lmod如何與心肌疾病相關。此外，小組還嘗試著對Lmod進行結晶，以直接研究它的結構。（科學網 梅進/編譯）

生物谷推薦原始出處：

（Science），Vol. 320. no. 5873, pp. 239 – 243，David Chereau，Roberto Dominguez

Leiomodin Is an Actin Filament Nucleator in Muscle Cells

David Chereau,1* Malgorzata Boczkowska,2 Aneta Skwarek-Maruszewska,3 Ikuko Fujiwara,4 David B. Hayes,1 Grzegorz Rebowski,2 Pekka Lappalainen,3 Thomas D. Pollard,4 Roberto Dominguez2

Initiation of actin polymerization in cells requires nucleation factors. Here we describe an actin-binding protein, leiomodin, that acted as a strong filament nucleator in muscle cells. Leiomodin shared two actin-binding sites with the filament pointed end–capping protein tropomodulin: a flexible N-terminal region and a leucine-rich repeat domain. Leiomodin also contained a C-terminal extension of 150 residues. The smallest fragment with strong nucleation activity included the leucine-rich repeat and C-terminal extension. The N-terminal region enhanced the nucleation activity threefold and recruited tropomyosin, which weakly stimulated nucleation and mediated localization of leiomodin to the middle of muscle sarcomeres. Knocking down leiomodin severely compromised sarcomere assembly in cultured muscle cells, which suggests a role for leiomodin in the nucleation of tropomyosin-decorated filaments in muscles.

1 Boston Biomedical Research Institute, Watertown, MA 02472, USA.
2 Department of Physiology, University of Pennsylvania School of Medicine, Philadelphia, PA 19104, USA.
3 Institute of Biotechnology, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland.
4 Department of Molecular, Cellular, and Developmental Biology, Yale University, New Haven, CT 06520, USA.