LC-MS identifikácia proteomických zmien komplexov dýchacieho reťazca srdcových mitochondrií v podmienkach stimulácie endogénnych kardioprotektívnych mechanizmov

Authors: Natália Andelová 1    Iveta Waczulíková 2    Ivan Talian 3    Miroslav Ferko 1   
1 Centrum experimentálnej medicíny SAV, Bratislava, Slovensko    2 Katedra jadrovej fyziky a biofyziky FMFI UK, Bratislava, Slovensko    3 Ústav lekárskej a klinickej biofyziky, Lekárska fakulta, Univerzita P. J. Šafárika, Košice, Slovensko   
Year: 2020
Section: Cellular metabolism, physiology, molecular biology and genetics
Abstract No.: 1986
ISBN: 978-80-972360-6-9

V súvislosti so štúdiom remodelácie myokardu podrobenému akútnemu streptozotocínom navodenému diabetes mellitus (D) bolo preukázaných viacero adaptačných zmien, ktoré vedú ku kompenzácii následkov spôsobených týmto ochorením. I napriek tomu však mechanizmus iniciácie týchto endogénnych odpovedí na patologický podnet, ktorý je spojený so zvýšenými energetickými nárokmi myokardu, ostáva naďalej otáznikom. V poslednom období sa práve mitochondrie ukazujú ako kľúčový faktor v procesoch nástupu ako aj samotného priebehu adaptácie myokardu na patologický stav. Diabetický myokard sa nachádza neustále v stave zníženej utilizácie kyslíka. Nedostatok energie v pseudohypoxických podmienkach diabetického myokardu je kompenzovaný funkčnou remodeláciou mitochondrií, avšak absentujú informácie o možnom kardioprotektívnom zapojení proteomických zmien na úrovni dýchacieho reťazca.

Cieľom práce bolo prostredníctvom proteomických LC-MS analýz identifikovať akým spôsobom sú do procesu kardioprotektívnej signalizácie zapojené proteíny dýchacieho reťazca.

Izolované srdcové mitochondrie zdravej kontrolnej skupiny (K) a skupiny s 8-dňovým D (65 kg/mg i.p.) boli podrobené kvantitatívnej label-free LC-MS/MS proteomickej analýze. 

Do kvantifikácie bolo zaradených 36 proteínov tvoriacich komplexy dýchacieho reťazca, vrátane ATP syntázy. Expresie mitochondriálnych respiračných enzýmov komplexu I (p = 0,0159) a komplexu II (p = 0,0045) ako celku sa v D skupine štatisticky významne zvýšili, zatiaľ čo expresie komplexov III-V nevykazovali zmeny oproti K skupine. Expresie jednotlivých proteínov boli v skupine D signifikantne zvýšené u jadrovej podjednotky komplexu I NU4M a NDUS2 a u prídavných podjednotiek NDUA9, NDUAB a NDUS6. V komplexe II bola signifikantne zvýšená expresia u podjednotky SDHB zodpovednej za prenos elektrónov zo sukcinátu na ubichinón. Jediný proteín signifikantne znížený vplyvom pseudohypoxických podmienok bola podjednotka CX7A2 komplexu IV. U ATP syntázy boli hodnoty expresií udržané na úrovni K, u podjednotiek ATP5H a ATPG došlo k štatisticky významnému zvýšeniu v skupine D.

Na základe výsledkov z proteomických analýz sa dá predpokladať, že zaznamenaná stimulácia expresie proteínov na úrovni komplexov I a II je súčasťou procesov kardioprotektívnej kompenzácie pôsobiacej voči zvýšenej energetickej záťaži v podmienkach akútneho D.

Táto práca bola podporená grantmi APVV-15-0119; VEGA 2/0121/18; KEGA 041UK-4/2020; Doktogrant APP0080; ITMS 26230120009.