Белковый профиль типов волокон в скелетной мышце человека: протеомное исследование отдельных мышечных волокон

Введение: Скелетная мышца человека состоит из трех основных типов волокон: 1, 2A и 2X. Такая неоднородность клеточного состава затрудняет интерпретацию исследований, выполненных на лизате всей скелетной мышцы. Для получения количественных данных о патофизиологии скелетной мышцы с учетом типа волокон необходим протеомный анализ отдельных волокон.

Методы: Отдельные волокна выделяли из биоптатов латеральной широкой мышцы бедра у мужчин молодого возраста и исследовали методом протеомики отдельных волокон на основе масс-спектрометрии. Мы представляем и анализируем набор данных-ресурс, сформированный преимущественно из чистых волокон, содержащих не менее 80% MYH7 — маркера медленных волокон типа 1, MYH2 — маркера быстрых волокон типа 2A или MYH1 — маркера быстрых волокон типа 2X.

Результаты: В наборе данных, включавшем более 3800 белков, выявленных методом протеомики отдельных волокон, были отобраны 404 белка, содержание которых статистически значимо различалось между типами волокон. Выявлено множество специфичных белковых маркеров волокон типа 1 или 2X — белков, содержание которых в этих волокнах как минимум втрое превышало таковое в волокнах других типов. Напротив, помимо MYH2 удалось выявить только два специфичных маркера волокон типа 2A. Мы наблюдали еще три основных паттерна: белки, содержание которых изменялось по градиенту 1 > 2A > 2X или 2X > 2A > 1, а также специфичные для типа 2 белки, содержание которых в волокнах 2A и 2X втрое или более превышало таковое в волокнах типа 1. Помимо точной количественной оценки известных закономерностей распределения белков, специфичных для разных типов волокон, исследование выявило несколько новых особенностей такой специфичности, включая избирательное обогащение компонентов дистрофинового и интегринового комплексов, а также белков микротрубочек в волокнах типа 2X. Распределение некоторых отобранных белков по типам волокон, выявленное методом протеомики, было подтверждено методом иммунофлуоресценции с использованием специфичных антител.

Выводы: Мы показали, что многие белки мышечной ткани, включая белки с неизвестной функцией, избирательно обогащаются в волокнах определенных типов, что указывает на их потенциальное значение для патофизиологии мышц. Это подтверждает, что протеомика отдельных волокон, наряду с недавно разработанными подходами к протеомике отдельных клеток, будет иметь ключевое значение для изучения и количественной оценки неоднородности мышечных клеток.