После повреждения нерва белковый комплекс mTORC1 берет на себя важную функцию в скелетных мышцах по поддержанию нервно-мышечного соединения, синапса между нервом и мышечным волокном. Исследователи из Biozentrum Базельского университета показали, что активация mTORC1 должна быть строго сбалансирована для правильной реакции мышцы на повреждение нерва. Исследование, опубликованное в Nature Communications, открывает новые возможности для понимания мышечной слабости, связанной с нервно-мышечными заболеваниями или вызванной старением.
Белковый комплекс mTORC1 способствует росту мышц и важен для процесса самоочищения мышечных клеток. Роль mTORC1 в волокнах скелетных мышц в ответ на повреждение нерва до сих пор подробно не изучена. Новые идеи были предоставлены исследовательской группой под руководством Маркуса Рюегга из Биоцентра Базельского университета.
Функция mTORC1
Нервы и мышцы в нашем теле связаны специализированными синапсами, называемыми нервно-мышечными соединениями, которые передают сигналы от нерва к мышечным волокнам. Если иннервация потеряна или прервана из-за повреждения нерва, мышцы больше не могут сокращаться. Однако, чтобы подготовить мышцу к повторной иннервации нервом, сохраняется мышечный компонент нервно-мышечного соединения, моторная замыкательная пластинка. Исследовательская группа Рюегга теперь более внимательно изучила функцию mTORC1 и его вышестоящей киназы PKB / Akt в поддержании моторной замыкательной пластинки после повреждения нерва с использованием различных моделей мышей.
Наиболее известная функция сигнального пути PKB / Akt — mTORC1 – способствовать росту мышц и процессу самоочищения клеток. "Теперь мы смогли показать, что PKB / Akt и mTORC1 также играют важную роль в поддержании нервно-мышечной замыкательной пластинки," объясняет Перрин Кастетс, первый автор исследования.
PKB / Akt — mTORC1 плотно сбалансированный
После повреждения нерва и PKB / Akt, и mTORC1 активируются в мышечных волокнах. Исследование Рюегга демонстрирует, что mTORC1 не следует активировать слишком сильно или слишком мало, чтобы обеспечить надлежащую реакцию мышцы. Основной механизм включает mTORC1-зависимую обратную связь с киназой PKB / Akt: "Если mTORC1 активируется слишком сильно, PKB / Akt ингибируется, что приводит к потере нервно-мышечной замыкательной пластинки. Сбалансированная активация PKB / Akt и mTORC1 необходима для правильного ответа мышечного волокна," говорит Кастеты.
Недавно описанная функция PKB / Akt и mTORC1 открывает новый взгляд на то, как возрастная атрофия мышц развивается у людей. Это также вызвано изменением нервно-мышечных замыкательных пластинок и, возможно, чрезмерной активацией mTORC1. "Благодаря этому исследованию мы теперь лучше понимаем молекулярные механизмы, способствующие поддержанию нервно-мышечных соединений. Основываясь на наших результатах, мы можем разработать новые подходы к потенциальному противодействию возрастным дефицитам и структурным изменениям, чтобы лучше сохранить работоспособность и функциональные возможности мышц во время старения," говорит Рюэгг.