Prvo mapiranje ključnih jonskih kanala srca otkriva iznenađujuće široku mrežu proteina. Ovo razumevanje je prvi korak ka preciznijem lečenju pacijenata sa srčanim aritmijama.
Za svaki otkucaj srca potrebna je složena interakcija. Osnovne komponente su električne struje koje kontrolišu kontrakcije srca i pumpaju krv po celom telu.
Udubljujući se u to kako ove električne struje izazivaju pumpanje srca, susrećemo se sa pametno dizajniranim jonskim kanalima. Jonski kanali su mali putevi u srcu koji olakšavaju i regulišu električne struje koje kontrolišu kontrakcije srca.
Međutim, ako zaronimo još dublje u srce, naše razumevanje postaje ograničeno. Oko jonskih kanala nalaze se drugi proteini koji su ključni za funkciju ovih kanala.
Ali do sada nismo znali mnogo o njima. Sa novom studijom o mišjim srcima, stičemo više znanja. Istraživači su mapirali proteinske mreže 13 najvažnijih jonskih kanala u srcu. Vođa studije je profesor MSO Alicia Lundbi sa Biomedicinskog instituta. Rad je objavljen u časopisu Nature Cardiovascular Research.
„Postoji više od 800 proteina u ukupnoj mreži. Napravili smo mapu proteina koji su deo mreže jonskih kanala“, kaže Ališa Lundbi. „Zaista sam bio iznenađen brojem proteina u mrežama jonskih kanala koje smo proučavali. O proteinskim mrežama se može razmišljati donekle slično društvenim mrežama. Mi ljudi učestvujemo u društvenim mrežama, a ljudi sa kojima smo u interakciji utiču na naše postupke. Zaista smo iznenađeni brojem proteina u mrežama jonskih kanala koje smo proučavali. O mrežama proteina se može razmišljati donekle slično društvenim mrežama. Mi ljudi učestvujemo u društvenim mrežama, a ljudi sa kojima komuniciramo utiču na naše postupke. Zaista sam bio iznenađen brojem proteina u mrežama jonskih kanala koje smo proučavali. O mrežama proteina se može razmišljati donekle slično društvenim mrežama. Mi, ljudi, učestvujemo u društvenim mrežama.“ Slično tome, na funkciju jonskih kanala utiču proteini sa kojima su umreženi.“
Ovo mapiranje je fundamentalno za razumevanje načina na koji se funkcija srca može regulisati, što dovodi do razvoja preciznih lekova za srce za ljude čija srca ne kucaju kako bi trebalo, poznatih kao srčane aritmije. Ovi poremećaji mogu biti izazovni za život i mogu čak predstavljati rizik od srčanog zastoja.
„Želimo da razumemo koji su proteini važni za funkciju jonskih kanala. Verujemo da će takav uvid pružiti ključno znanje za identifikaciju novih meta lekova u lečenju srčanih aritmija. Prvi korak u tom pravcu je da se identifikuju proteini koji formiraju mreže sa jonskim kanalima, a zatim daju prioritet ovim proteinima na osnovu njihovog funkcionalnog uticaja“, kaže Lundbi.
Alicia Lundbi i njene kolege su radile sa srčanim tkivom miševa. Koristili su antitela za ekstrakciju jonskih kanala i njihovih mreža iz srčanog tkiva za ispitivanje.
„Antitela su molekuli koji mogu da prepoznaju i vezuju proteine sa visokom specifičnošću. Koristili smo antitela koja se specifično vezuju za jonske kanale koji se nalaze u srcu. Možete zamisliti antitelo kao neku vrstu molekularnog štapa za pecanje koji se koristi za hvatanje jonskih kanala i njihovih proteinske mreže iz tkiva“, objašnjava Lundbi.
Nakon ekstrakcije mreža jonskih kanala iz srčanog tkiva, istraživači su koristili masenu spektrometriju da analiziraju koji su proteini prisutni u uzorcima.
„Mapiranje mreža jonskih kanala bio je značajan napor. Međutim, razumevanje funkcionalnog značaja ovih proteina je još veći zadatak. Da bismo dali prioritet među proteinima mreže, koristili smo informacije iz velikih genomskih studija koje identifikuju regione u genomu važne za srčani ritam “, kaže Lundbi.
Kombinovanjem genetskih informacija sa informacijama o proteinima u mrežama jonskih kanala, istraživači su mogli da daju prioritet proteinima za koje se činilo da imaju najveći uticaj na jonske kanale.
Istraživači su istraživali 10 od ovih proteina na životinjskim modelima i potom potvrdili da je upravo tih deset proteina važno za električne struje srca. Takođe su otkrili da dva proteina koje su ispitivali specifično utiču na jonski kanal u srcu odgovoran za protok natrijuma.
„Natrijumova struja je ključna za sposobnost našeg srca da kuca, a pronalaženje dva nepoznata partnera za interakciju za nju je zapravo prilično značajno“, kaže Lundbi, nastavljajući „Kao osnovni istraživači, za nas je velika stvar da otkrijemo nove proteine koji utiču na jonski kanal struje. Štaviše, natrijumski kanal je veoma važna farmakološka meta koja se koristi u lečenju srčanih pacijenata.“
Primarne struje u srcu su struje natrijuma, kalijuma i kalcijuma. Postoji mnogo različitih jonskih kanala, ali srce ima jedan primarni jonski kanal odgovoran za usmeravanje struje natrijuma.
Lundbi naglašava da je potrebno više istraživanja kako bi se približili razvoju novih lekova za srce za pacijente sa srčanim aritmijama.
„Potrebno nam je dublje mehaničko razumevanje kako ova dva proteina utiču na funkciju kanala. Pronašli smo ih i pokazali smo da direktno utiču na funkciju kanala, ali još uvek ne znamo tačno kako to rade.“
Alicia Lundbi i njene kolege su već započele nove eksperimente koji uključuju ova dva proteina.
