Обнаружена мутация гена, которая дает мышам супермощные сухожилия для прыжков и бега

Ученые из Scripps Research обнаружили генетическую мутацию, которая дает сухожилиям способность накапливать больше энергии, позволяя мышам прыгать выше и развивать большую скорость, чем обычно, о чем команда ученых сообщила 1 июня 2022 года в журнале Science Translational Medicine. Предварительные данные о людях позволяют предположить, что вариант гена, который находится в сенсорном белке, известном как PIEZO1, может играть аналогичную роль у людей. "Судя по нашим данным, PIEZO1 играет ключевую роль в свойствах сухожилий", - говорит старший автор исследования Хироши Асахара, доктор медицины, доктор философии, профессор молекулярной медицины в Scripps Research. "Он также может стать терапевтической мишенью для лечения возрастного снижения физической работоспособности". Белок PIEZO1 - это ионный канал, чувствительный к прикосновениям; он расположен на мембранах клеток и, когда обнаруживает давление, открывается, чтобы пропустить ионы заряда. Впервые он был открыт в 2010 году профессором Scripps Research Ардемом Патапутяном, доктором философии, который в 2021 году получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине, в частности, за это открытие и за то, что показал, как родственный белок PIEZO2 обеспечивает наши чувства осязания и проприоцепции. "Эта новая роль PIEZO1 в биологии сухожилий, выявленная на мышах, подчеркивает, насколько важна эта группа ионных каналов", - говорит Патапутян, который также является исследователем Говарда Хьюза и сотрудничал с Асахарой в новой работе. "Мы открываем все новые возможные роли PIEZO в здоровье и болезни по мере того, как продолжаем их изучать" Чтобы узнать, каким образом вариация PIEZO1 может наделять мышей способностью прыгать выше и бегать быстрее, исследователи более внимательно изучили мышцы и сухожилия животных. В целом, они обнаружили высокий уровень гена PIEZO1 в клетках сухожилий и низкий уровень в клетках мышц, что говорит о том, что этот ген не важен для работы мышц. В сухожилиях ионный канал отвечает за прохождение кальция внутрь и наружу клеток, как они показали. Этот измененный поток кальция изменяет уровни ряда других генов, включая MKX, которые участвуют в образовании и структуре клеток сухожилий. Когда Накамичи, Асахара и их коллеги измерили ахилловы сухожилия мышей, они обнаружили, что у мышей с мутацией PIEZO1 сухожилия были примерно в 1,2 раза шире, а также более широкие фибриллы, составляющие каждое сухожилие. Дальнейший анализ показал, что сухожилия мышей с мутацией PIEZO1 были более податливыми - противоположными жестким - и могли накапливать примерно в три раза больше энергии, чем сухожилия других мышей, что объясняет их улучшенную способность к прыжкам и спринтерскому бегу. В мышцах и нервах животных различий не было. Чтобы проверить, как их результаты, полученные на мышах, могут отразиться на людях, группа объединилась с исследователями из консорциума Athlome, которые собирают генетическую информацию об элитных спортсменах. Среди 91 ямайского спринтера в базе данных Athlome, 46% имели одну копию PIEZO1 с мутацией, влияющей на сухожилия, а 8% имели две копии мутации. Среди ямайских студентов, не участвовавших в соревнованиях по легкой атлетике, 31% имели одну версию мутации и только 2% - две копии. Данные по греческим спортсменам показали аналогичные тенденции: в 3-5 раз больше спринтеров имели две копии мутации по сравнению с контрольной группой, и в 1,3-1,75 раза больше спринтеров имели одну копию мутации по сравнению с контрольной группой. "Эти данные позволили предположить, что то, что мы наблюдали у мышей, может быть справедливо и для людей, но для понимания полной роли PIEZO1 в сухожилиях человека необходима дополнительная работа", - говорит Асахара.