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Molécula fluorescente usada para examinar las reacciones químicas en tiempo real que dan lugar a la contracción del liso-músculo

Los investigadores en el centro médico al sudoeste de UT en Dallas son los primeros para utilizar los ratones genético dirigidos que contienen una molécula fluorescente para examinar en tiempo real las reacciones químicas que dan lugar a la contracción del liso-músculo.

 
El Dr. al sudoeste Kristine Kamm (dejado), profesor adjunto de la fisiología, el Dr. Yusuke Mizuno, investigador postdoctoral, y el Dr. James Stull, presidente de UT de la fisiología, analiza datos de experimentos recientes investigando cómo las células del liso-músculo contratan.

El músculo liso, encontró en las paredes de los vasos sanguíneos y en órganos internos tales como pulmones, estómago y el diafragma, contratos como el resultado final de una serie de reacciones químicas. En un nuevo estudio, los investigadores al sudoeste de UT denuncian que un equipo de reacciones químicas dando por resultado la contracción de las células del liso-músculo es aumentado por un segundo camino químico que golpee con el pie hacia adentro cuando el primer camino es limitado.

La “comprensión de las señales químicas subyacentes implicadas en este proceso puede tener implicaciones en tratar condiciones tales como hipertensión y otras condiciones relacionadas del músculo liso donde hay demasiada actividad contráctil,” dijo al Dr. James Stull, presidente de la fisiología en el autor al sudoeste y mayor de UT del estudio.

La investigación aparece en una aplicación próxima los procedimientos de la National Academy of Sciences y debía ser asentada en línea esta semana.

El Dr. Stull y sus colegas descubrió que cuando una de las substancias químicas en el mecanismo primario de la contracción - una proteína llamada calmodulina - está en la escasez, una segunda serie de reacciones químicas golpea con el pie hacia adentro para tomar la holgura. El resultado es que la fuerza de la contracción de las células del liso-músculo sigue siendo robusta.

El primer paso en el camino químico primario para la contracción del músculo está para el calcio en la célula muscular a combinar con calmodulina. Entonces, el calcio/el complejo de la calmodulina “activa” una proteína llamada cinasa de la cadena liviana de la miosina (MLCK).  Si no activado, MLCK no puede transferir el fosfato a la miosina de la proteína del motor. La miosina necesita el fosfato - en un proceso llamado fosforilación - iniciar la contracción en células del liso-músculo.

Cuando los investigadores trataron las células musculares lisas de ratones con el carbachol de la droga, la cantidad de calcio disponible dentro de las células crecientes. Porque hay mucho más calmodulina que MLCK en células, preveyeron que el aumento en calcio llevara a más activación de MLCK, y ésa por lo tanto la contracción sería más fuerte.

Los investigadores vieron la contracción fuerte del músculo, pero vieron solamente un pequeño aumento en la activación de MLCK, no bastante para explicar la reacción del músculo. Descubrieron que porque MLCK competía para la calmodulina con otras proteínas calmodulina-obligatorias, había solamente suficiente calmodulina disponible en este sistema para activar una pequeña porción del MLCK.

“Asombrosamente, no hay suficiente calmodulina para todos sus objetivos,” el Dr. Stull dijo.  “El sistema de transmisión de señales ha reclutado tan un segundo camino para aumentar la activación limitada de MLCK, que lleva a una contracción fuerte del músculo.”

En el final del camino químico primario, una enzima llamada fosfatasa puede quitar el fosfato de la miosina, obstaculizando la contracción de la célula muscular. Pero el segundo camino químico inhibe la fosfatasa de quitar el fosfato.

“En este segundo camino, los fosfatos se llevan no más de la miosina, que permite que permanezca la miosina más phosphorylated, llevando a una contracción más fuerte del músculo,” el Dr. Stull dijo.

Para rastrear el progreso de esta danza química compleja, los investigadores genético dirigieron un ratón que contenía una molécula fluorescente, o el biosensor que vigila directamente la activación del calcio/de la calmodulina de MLCK en tiempo real en células del liso-músculo.

“Estos estudios demuestran la viabilidad de producir los ratones transgénicos del biosensor para las investigaciones de los procesos de la transmisión de señales en sistemas intactos,” el Dr. Stull dijo.

Otros investigadores al sudoeste de UT implicados en el estudio eran el Dr. Kristine Kamm, profesor adjunto de la fisiología y colaborador de largo plazo para los estudios en el músculo; DRS. Kim Lau y cuadrilla Zhi, profesores adjuntos de la fisiología; e investigadores postdoctorales DRS. Eiji Isotani, Jian Huang, Yusuke Mizuno y Ramaz Geguchadze. El Dr. Anthony Persechini de la universidad de la ciudad de Missouri-Kansas también contribuida. La investigación fue soportada por los institutos nacionales de la salud y del fondo del corazón del musgo.