Cercetarea relevă o proteină esențială pentru dezvoltarea mușchilor de tip fast-twitch
Cercetătorii de la Universitatea din Maine au publicat noi descoperiri cu privire la modul în care se formează mușchii, motivele pentru care apar anumite boli musculare și de ce simptomele pot să nu se manifeste decât după mulți ani de la debutul degenerării musculare.
Studiul, publicat în Nature Communications, se concentrează asupra unei proteine numite Mylpf, care este esențială pentru dezvoltarea fibrelor musculare de tip fast-twitch, ce facilitează mișcări rapide și puternice, precum sprinturile și ridicarea greutăților. Când Mylpf nu se formează corect, mușchii își pierd complet capacitatea de a se contracta.
„Mylpf este, într-un fel, elementul cheie care permite funcționarea întregii fibre musculare”, a declarat Jared Talbot, investigator principal al proiectului și profesor asociat de biologie dezvoltamentală la UMaine.
Folosind pești-zebră ca organism model, echipa a măsurat nivelurile proteinei Mylpf în raport cu dezvoltarea musculară, relevând o relație surprinzător de sensibilă între nivelurile proteinei și sănătatea musculară.
Când funcția Mylpf a fost eliminată, mușchii fast-twitch nu au reușit să dezvolte structurile necesare pentru a se contracta sau a genera forță. Severitatea acestui defect a fost strâns corelată cu cantitatea de proteină disponibilă: animalele cu Mylpf ușor redus aveau mușchi moderat afectați, în timp ce cele fără deloc nu aveau mușchi fast-twitch funcționali. Prin testarea multor combinații de doze genice într-un singur studiu, echipa a reușit să modeleze efectele proteinei cu o rigoare matematică neobișnuită.
Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că o versiune umană a genei Mylpf ar putea restabili complet dezvoltarea normală a mușchilor în peștii mutanți, sugerând că proteina joacă un rol fundamental similar în vertebratele osoase, inclusiv în oameni.
„Această descoperire ne arată că nu este doar o poveste despre peștii-zebră. Cele mai multe dintre ceea ce știm despre noi înșine sunt informații extrase din alte creaturi”, a spus Talbot. „Acest studiu ne ajută să înțelegem regulile prin care mușchiul se construiește. Odată ce cunoaștem aceste reguli, este mult mai ușor să dezvoltăm tratamente medicamentoase care ar putea ajuta persoanele cu tulburări musculare.”
Ulterior, echipa a testat o versiune a genei asociate cu distrofia musculară distală, o afecțiune congenitală caracterizată prin contracții articulare și slăbiciune musculară. Spre deosebire de gena umană normală, această versiune asociată bolii nu a putut restabili dezvoltarea musculară în modelul de pești-zebră. Persoanele cu distrofie musculară distală au, de obicei, doar o copie defectuoasă a genei; cealaltă copie este normală, totuși aceștia dezvoltă boala. Împreună, aceste descoperiri sugerează că chiar și o reducere parțială a funcției Mylpf este suficientă pentru a împiedica formarea mușchilor și a cauza boala.
Una dintre cele mai semnificative descoperiri ale studiului se referă la modul în care corpul compensează pierderea musculară și ce ar putea însemna acest lucru pentru înțelegerea debutului întârziat al bolii. Când mușchii fast-twitch nu s-au format corect, mușchii slow-twitch – care joacă, în mod normal, un rol minor în mișcarea peștilor-zebră – au crescut în dimensiune și au devenit mai activi. Aceasta a permis peștilor mutanți să parcurgă aceeași distanță ca și rudele lor sănătoase în unele teste.
Cercetătorii cred că acest mecanism compensator poate ajuta la explicarea motivului pentru care pacienții cu boli precum distrofia musculară pot părea sănătoși timp de mulți ani, chiar și atunci când degenerarea musculară este deja în curs de desfășurare. Atunci când un sistem muscular compensează pentru altul, daunele pot rămâne neobservate până când rezerva este epuizată.
Studiul a fost sprijinit, în parte, de prima subvenție COBRE de excelență în cercetare biomedicală de la UMaine. Această importantă finanțare de la Institutele Naționale de Sănătate (NIH) este destinată să construiască capacitatea instituțională pentru cercetarea biomedicală. Programul COBRE este central în eforturile mai ample ale UMaine de a dezvolta întreprinderea sa de cercetare biomedicală, inclusiv o recentă investiție într-un laborator extins de pești-zebră, unde cercetătorii investighează întrebări fundamentale în biologia dezvoltării și bolile musculare.
O altă finanțare de la NIH, o subvenție R15, a ajutat la oferirea de experiență practică pentru trei studenți absolvenți și 11 studenți la licență, toți câștigând autorie pe lucrare. Pentru mulți dintre studenții la licență, aceasta a reprezentat prima experiență de contribuție la știința revizuită de colegi.
„Multe dintre persoanele listate au fost implicate în proiect la un moment dat. Fiecare dintre acești studenți a adus o contribuție unică, iar eu sunt mândru de toți cei implicați”, a spus Talbot.
