Различия в профилях активности каналов рецептора рианодина 1-го типа с мутациями, связанными со злокачественной гипертермией и болезнью центрального стержня, в N-концевой области

Рецептор рианодина 1-го типа (RyR1) — это канал высвобождения Ca2+ в саркоплазматическом ретикулуме скелетных мышц; его мутации выявляют при нескольких заболеваниях, в том числе при злокачественной гипертермии (MH) и болезни центрального стержня (CCD). Большинство мутаций, связанных с MH и CCD, ускоряют высвобождение Ca2+, нарушая гомеостаз Ca2+ в скелетных мышцах. Однако влияние отдельных мутаций на канал и механизмы формирования различных фенотипов изучены недостаточно. В настоящем исследовании в гетерологичной системе экспрессии на клетках HEK293 изучили 11 мутаций в 7 различных позициях N-концевой области RyR1: 9 мутаций, связанных с MH, и 2 мутации, связанных с MH и CCD. При визуализации Ca2+ в живых клетках при комнатной температуре (~25 °C) в клетках с мутантными каналами выявили нарушения гомеостаза Ca2+: повышенную чувствительность к кофеину, истощение запасов Ca2+ в эндоплазматическом ретикулуме и повышение концентрации Ca2+ в цитоплазме в покое. Активность каналов RyR1 количественно оценивали по связыванию [3H]рианодина. С помощью подгонки данных оценивали три параметра: чувствительность к активирующему Ca2+, чувствительность к инактивирующему Ca2+ и максимальную достижимую активность, то есть коэффициент усиления. Мутации повышали коэффициент усиления и чувствительность к активирующему Ca2+; выраженность изменений зависела от позиции мутации. Коэффициент усиления был стабильно повышен как при мутациях, связанных только с MH, так и при мутациях, связанных с MH и CCD. Чувствительность к активирующему Ca2+ значительно возрастала при мутациях, связанных с MH и CCD. Оценка активности каналов по этим трём параметрам позволяет объяснить патологические изменения гомеостаза Ca2+. Эти свойства сохранялись и при более высокой температуре (~37 °C). Полученные данные позволяют предположить, что различия в профилях активности каналов при отдельных мутациях могут приводить к разным фенотипам заболевания. Такой подход может быть полезен для диагностики и лечения заболеваний, обусловленных мутациями RyR1.