Vedci zo SAV bližšie k pochopeniu srdcových arytmií
Spoločný výskum Slovenskej akadémie vied a univerzity v Cardiffe viedol k tomu, že vedci sú bližšie k pochopeniu srdcových arytmií. Medzinárodnému tímu sa podarilo určiť štruktúru počiatočného úseku ľudskej bielkoviny – ryanodínového receptora (RyR2), ktorého poruchy vyvolávajú nebezpečné srdcové ochorenia. Ich vedeckú štúdiu uverejnilo novembrové číslo prestížneho vedeckého časopisu Acta Crystallographica D - Biological Crystallography. Vo štvrtok, 11. decembra 2014, o výsledkoch svojej práce informovali v Bratislave novinárov.
Spoločná práca slovenských vedcov Ľubomíra Borka (už pôsobí v súkromnom sektore), Vladeny Bauerovej-Hlinkovej, Evy Hostinovej, Juraja Gašperíka a Jozefa Ševčíka z Ústavu molekulárnej biológie SAV, Alexandry Zahradníkovej z Ústavu molekulárnej fyziológie a genetiky SAV a Britov Konrada Becka, F. Anthonyho Laia (Cardiff University) znamenala posun v znalostiach mechanizmov zabraňujúcich nežiaducemu uvoľňovaniu vápnika do buniek cez ryanodínový receptor. Výsledky publikovali v štúdii "Structural insights into the human RyR2 N-terminal region involved in cardiac arrhythmias" (Pohľad dovnútra štruktúry N-terminálnej oblasti ľudského RyR2, Aktorá sa podiela na vzniku srdcových arytmií).
Ako uviedla A. Zahradníková, práce trvali spolu osem rokov, vedci z dvoch ústavov SAV pri nich spolupracovali nielen s britskými kolegami, ale aj s viacerými špičkovými pracoviskami, ktoré disponujú na Slovensku nedostupnými zariadeniami, napríklad sychrotrónom, alebo kryštalizačným robotom. Celkovo z toho vznikli štyri publikácie, tá tohtoročná je najvýznamenejšia.
Ryanodínové receptory riadia kolobeh vápnika vnútri svalových buniek v rytmicky pracujúcom srdci. Narušenie kolobehu vápnika v dôsledku mutácií ľudského receptora vedie k vzniku srdcových arytmií. Medzinárodnému tímu sa ako prvému podarilo určiť štruktúru počiatočnej časti ľudskej bielkoviny – RyR2. To umožňuje vyhodnotiť štruktúrne zmeny v prípade, keď je táto počiatočná časť poškodená mutáciami (zmenami aminokyselín), ktoré spôsobujú arytmie. Práve v tejto počiatočnej časti sa mutácie vyskytujú najčastejšie, preto sa na ňu výskum zameral.
Projekt slovensko-britského tímu bol zameraný na základný výskum, ktorý zatiaľ nemá priame aplikačné výstupy, no predstavuje významný prínos pri poznávaní molekulárnych základov viacerých srdcových ochorení a uľahčí hľadanie liečiv a liečebných postupov, ktoré by mohli zabrániť vzniku a rozvoju srdcových ochorení. "Objav malej poruchy v životne dôležitom srdcovom proteíne po prvýkrát umožnil špecialistom presne určiť terapeutický cieľ pre budúci vývoj lieku na kardiovaskulárne ochorenia...," napísal o tomto výskume internetový server zameraný na vedu Phys.org.
V srdcovom svale je regulácia koncentrácie vápnika vnútri buniek veľmi dôležitá. Počas srdcového sťahu sa z vnútrobunkových zásobníkov cez ryanodínové receptory vyplaví dovnútra bunky veľké množstvo vápnika potrebného pre svalovú prácu. Pri uvoľnení sťahu je potrebné vápnik udržať v zásobníkoch a preto je presné riadenie otvárania a zatvárania ryanodínových receptorov veľmi dôležité. Mnohé srdcové ochorenia sa vyznačujú zvýšeným uvoľnením vápnika dovnútra bunky počas uvoľnenia srdcového sťahu. To vedie k arytmiám. Pri zlyhávaní srdca sa navyše znižuje množstvo vápnika v zásobníkoch a dôsledkom je nedostatočná sila sťahu.
"Proteín RyR2 je taký fundamentálny pre funkciu srdca, ako ventil pre automobilový motor. Keď je poškodený, motor funguje, ale je len otázkou času, kedy sa pokazí a prestane pracovať. U ľudí je to fyzické úsilie alebo emocionálna trauma, čo spustí takúto srdcovú krízu, ktorá môže viesť k náhlej smrti," cituje tlačová správa cardiffskej univerzity britského vedca F. A. Laia.
Výskum bol financovaný z grantov Agentúry na podporu výskumu a vývoja (APVV), Vedeckej grantovej agentúry Ministerstva školstva, vedy, výskumu a športu SR a Slovenskej akadémie vied (VEGA) a z British Heart Foundation. Experimenty v synchrotrónových laboratóriách boli financované z prostriedkov Európskej únie.
Text: M. Podstupka, foto: G. Kuchta