Корреляции генотип–фенотип при мутациях, связанных со злокачественной гипертермией и болезнью центрального стержня, в центральной области канала RYR1

Рианодиновый рецептор 1-го типа (RYR1) представляет собой канал высвобождения Ca2+ в саркоплазматическом ретикулуме скелетных мышц; его мутации выявляют при некоторых мышечных заболеваниях, включая злокачественную гипертермию (MH) и болезнь центрального стержня (CCD). Выявлено более 200 мутаций, ассоциированных с этими заболеваниями, причём большинство из них ускоряет кальций-индуцированное высвобождение Ca2+ (CICR), приводя к нарушению кальциевого гомеостаза в скелетных мышцах. Однако механизмы, посредством которых конкретные мутации вызывают различные фенотипы, остаются в значительной степени неизвестными. В настоящем исследовании с использованием системы гетерологичной экспрессии в клетках HEK293 изучали активность CICR для 14 мутаций, расположенных в 10 различных участках центральной области RYR1 (10 мутаций, ассоциированных с MH, и 4 мутации, ассоциированные с MH/CCD). Прижизненная визуализация Ca2+ в клетках показала, что мутантные каналы характеризуются повышенной чувствительностью к кофеину, сниженным содержанием Ca2+ в эндоплазматическом ретикулуме и повышенной концентрацией Ca2+ в цитоплазме в состоянии покоя. С помощью связывания [3H]-рианодина и анализа методом подбора кривой оценивали три параметра CICR: чувствительность к Ca2+ при активации, чувствительность к Ca2+ при инактивации и достижимую максимальную активность, то есть коэффициент усиления. Мутантные каналы демонстрировали увеличение коэффициента усиления и чувствительности к Ca2+ при активации, причём выраженность этих изменений зависела от участка мутации. Корреляции генотип–фенотип хорошо объяснялись структурой RYR1, определённой с почти атомарным разрешением. Полученные данные свидетельствуют о том, что различия в активности CICR при конкретных мутациях могут обусловливать разнообразие фенотипов заболеваний.