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Molécula fluorescente usada para examinar as reacções químicas do tempo real que conduzem à contracção do liso-músculo

Os pesquisadores no centro médico do sudoeste de UT em Dallas são os primeiros para usar os ratos genetically projetados que contêm uma molécula fluorescente para examinar no tempo real as reacções químicas que conduzem à contracção do liso-músculo.

 
O Dr. do sudoeste Kristine Kamm de UT (deixado), professor adjunto da fisiologia, Dr. Yusuke Mizuno, pesquisador pos-doctoral, e Dr. James Stull, presidente da fisiologia, analisa dados das experiências recentes investigando como as pilhas do liso-músculo contratam.

O músculo liso, encontrou nas paredes de vasos sanguíneos e nos órgãos internos tais como os pulmões, o estômago e a bexiga, contratos como o resultado final de uma série de reacções químicas. Em um estudo novo, os pesquisadores do sudoeste de UT relatam que um grupo de reacções químicas tendo por resultado a contracção das pilhas do liso-músculo está aumentado por um segundo caminho químico que retroceda dentro quando o primeiro caminho é limitado.

“Compreender os sinais químicos subjacentes envolvidos neste processo pode ter implicações em tratar condições tais como a hipertensão e outras condições relativas do músculo liso onde há demasiada actividade contráctil,” disse o Dr. James Stull, presidente da fisiologia no autor do sudoeste e superior de UT do estudo.

A pesquisa parece em uma próximo introdução das continuações da Academia Nacional das Ciências e devia ser afixada em linha esta semana.

O Dr. Stull e seus colegas descobriu que quando um dos produtos químicos no mecanismo preliminar da contracção - uma proteína chamada calmodulin - está no escassez, uma segunda série de reacções químicas retrocede dentro para pegar a folga. O resultado é que a força da contracção de pilhas do liso-músculo permanece robusta.

A primeira etapa no caminho químico preliminar para a contracção do músculo é para o cálcio na pilha de músculo a combinar com o calmodulin. Então, o cálcio/complexo do calmodulin “activa” uma proteína chamada quinase da corrente clara do myosin (MLCK).  Se não ativado, MLCK não pode transferir o fosfato ao myosin da proteína do motor. O Myosin precisa o fosfato - em um processo chamado fosforilação - de iniciar a contracção em pilhas do liso-músculo.

Quando os pesquisadores trataram pilhas de músculo liso dos ratos com o carbachol da droga, a quantidade de cálcio disponível dentro das pilhas aumentadas. Porque há muito mais calmodulin do que MLCK nas pilhas, esperaram o aumento no cálcio conduzir a mais activação de MLCK, e aquela conseqüentemente a contracção seria mais forte.

Os pesquisadores viram a contracção forte do músculo, mas viram somente um aumento pequeno na activação de MLCK, para esclarecer não bastante a resposta do músculo. Descobriram que porque MLCK estava competindo para o calmodulin com outras proteínas calmodulin-obrigatórias, havia somente bastante calmodulin disponível neste sistema para activar uma parcela pequena do MLCK.

“Surpreendentemente, não há bastante calmodulin para todos seus alvos,” o Dr. Stull disse.  “Assim o sistema de sinalização recrutou um segundo caminho para aumentar a activação limitada de MLCK, que conduz a uma contracção forte do músculo.”

No fim do caminho químico preliminar, uma enzima chamada fosfatase pode remover o fosfato do myosin, impedindo da contracção da pilha de músculo. Mas o segundo caminho químico inibe a fosfatase de remover o fosfato.

“Neste segundo caminho, os fosfatos são levados embora já não do myosin, que permite que o myosin mais phosphorylated permaneça, conduzindo a uma contracção mais forte do músculo,” o Dr. Stull disse.

Para seguir o progresso desta dança química intrincada, os pesquisadores projectaram genetically um rato que contêm uma molécula fluorescente, ou o biosensor que monitora directamente a activação do cálcio/calmodulin de MLCK no tempo real em pilhas do liso-músculo.

“Estes estudos demonstram a possibilidade de produzir ratos transgénicos do biosensor para investigações de processos da sinalização em sistemas intactos,” o Dr. Stull disse.

Outros pesquisadores do sudoeste de UT envolvidos no estudo eram Dr. Kristine Kamm, professor adjunto da fisiologia e um colaborador longtime para estudos no músculo; Afastamento cilindro/rolo. Kim Lau e grupo Zhi, professores adjuntos da fisiologia; e pesquisadores pos-doctoral afastamento cilindro/rolo. Eiji Isotani, Jian Huang, Yusuke Mizuno e Ramaz Geguchadze. Dr. Anthony Persechini da universidade da cidade de Missouri-Kansas igualmente contribuída. A pesquisa foi apoiada pelos institutos de saúde nacionais e do fundo do coração do musgo.