Mechanizmy regulácie diastolickej aktivity ryanodínového receptora
Vedúci projektu: Alexandra Zahradníková
Trvanie: január 2010 – december 2012
Koordinujúca organizácia: Ústav molekulárnej fyziológie a genetiky SAV, Bratislava
Anotácia
Poruchy diastolických funkcií myokardu, ku ktorým dochádza napr. pri zlyhaní srdca alebo v dôsledku mutácii vápnikových kanálov RyR, môžu vyvolať jednak zníženie obsahu vápnika vo vnútrobunkových zásobníkoch, ale aj nestimulované uvoľnenie vápnika počas diastoly. Nestimulované uvoľnenie vápnika generuje predčasné akčné potenciály prostredníctvom aktivácie Na-Ca výmenníka. Diastolická regulácia obsahu vápnika vo vnútrobunkových zásobníkoch prostredníctvom ryanodínového receptora (RyR) sa dá pozorovať vo forme tzv.
vápnikových zábleskov pomocou konfokálnej mikroskopie. Regulácia aktivity RyR počas diastoly, t.j. pri nízkej hladine cytoplazmatického vápnika nie je doposiaľ objasnená. V tomto projekte sa zameriavame na štúdium modulácie aktivity RyR prirodzenými regulátormi ako ATP, Mg2+ a luminálnym vápnikom na úrovni jednotlivých RyR kanálov a izolovaných srdcových svalových buniek. Výstupom projektu bude pochopenie riadiacich mechanizmov RyR počas diastoly a identifikácia ich porúch pri srdcových ochoreniach.
Kľúčové slová
vápniková homeostáza, ventrikulárny myocyt, ryanodínový receptor, planárne lipidické dvojvrstvy, patch clamp, konfokálna mikroskopia, matematické modelovanie
Ciele
Celkovým cieľom projektu je charakterizovať mechanizmy regulácie aktivity RyR počas diastoly a dôsledky porúch týchto mechanizmov pri srdcových ochoreniach. Na dosiahnutie tohto cieľa sme si vytýčili nasledovné špecifické ciele:
- Získať kvantitatívne údaje o regulácii aktivity ryanodínového receptora pri nízkych koncentráciách vápnika, zodpovedajúcim podmienkam in situ počas diastoly, prirodzenými regulátormi
- Získať kvantitatívne údaje o účinku prirodzených regulátorov RyR na obsah vápnika v sarkoplazmatickom retikule (SR) a na uvoľňovanie vápnika zo SR.
- S pomocou získaných údajov určiť dôsledky porúch interakcie RyR s prirodzenými regulátormi na diastolické uvoľňovanie vápnika zo SR a následne na vápnikovú homeostázu srdcového myocytu.
Publikácie
- Zahradnikova A, Zahradnik I (2012). Construction of calcium release sites in cardiac myocytes. Front Physiol 3: 322.
- Janicek R, Zahradnikova-Jr A, Polakova E, Pavelkova J, Zahradnik I, Zahradnikova A (2012): Calcium spike variability in cardiac myocytes results from activation of small cohorts of RYR2 channels. J Physiol 590: 5091-5106.
- Tencerova B, Zahradnikova A, Gaburjakova J, Gaburjakova M (2012): Luminal Ca2+ controls activation of the cardiac ryanodine receptor by ATP. J Gen Physiol 140: 93-108.
- Bauerova-Hlinkova V,Bauer J, Hostinova E, Gasperik J, Beck K, Borko L, Faltinova A, Zahradnikova A, Sevcik J (2011): Bioinformatics Domain Structure Prediction and Homology Modeling of Human Ryanodine Receptor 2. Editor Mahmood A. Mahdavi. In Bioinformatics-Trends and Methodologies. – Rijeka, p. 325-352. ISBN 978-953-307-282-1.
- Bauerova-Hlinkova V, Hostinova E, Gasperik J, Beck K, Borko L, Lai FA, Zahradnikova A, Sevcik J (2010): Bioinformatic mapping and production of recombinant N-terminal domains of human cardiac ryanodine receptor 2.. Protein Expr. Purif 71:33-41.
- Zahradnikova A, Gaburjakova M Bridge JHB, Zahradnik I (2010): Challenging quantal calcium signaling in cardiac myocytes.. J Gen Physiol 136:581-583.
- Zahradnikova A, Valent I, Zahradnik I (2010): Frequency and release flux of calcium sparks in rat cardiac myocytes: a relation to RYR gating. J Gen Physiol 136: 101-116.