Юридический и почтовый адрес организации-издателя: САФУ, редакция «Журнала медико-биологических исследований», наб. Северной Двины, 17, г. Архангельск, Россия, 163002
Местонахождение: редакция «Журнала медико-биологических исследований», наб. Северной Двины, 17, ауд. 1336, г. Архангельск

Тел: (818-2) 21-61-21 
Сайт: http://medbio.narfu.ru/
e-mail: vestnik_med@narfu.ru
            vestnik@narfu.ru

о журнале

Участие протеинкиназ А, В, С и D в регуляции сократимости кардиомиоцитов (обзор). Сообщение I. С. 53–61.

Версия для печати

Рубрика: Физиология

УДК

612.172

Сведения об авторах

Циркин Виктор Иванович, доктор медицинских наук, профессор кафедры нормальной физиологии Казанского государственного медицинского университета. Автор 450 научных публикаций, в т. ч. 17 монографий, 5 учебников и 15 учебных пособий 

Коротаева Юлия Владимировна, аспирант кафедры биологии естественно-географического факультета Вятского государственного гуманитарного университета (г. Киров). Автор 13 научных публикаций

Аннотация

Обзор посвящен роли протеинкиназы А (ПКА), протеинкиназы B (Akt), протеинкиназы С (ПКС) и сравнительно недавно открытой протеинкиназы D (ПКD) в регуляции активности кардиомиоцитов и других клеток организма, в т. ч. осуществляемой катехоламинами при активации альфа1-, бета1- и бета2- адренорецепторов (АР). В частности, приводятся данные литературы о том, что активность протеинкиназы А (ПКА) кардиомиоцитов возрастает при взаимодействии катехоламинов с бета1-АР и бета2-АР (при Gs- сигнализации). Это повышает проницаемость Са-каналов L-типа, усиливает работу Са-насосов саркоплазматического ретикулюма и плазматической мембраны, а также повышает активность протеинкиназы D (ПКD) и протеинкиназы B (Akt). Проникая в ядро, протеинкиназа А (ПКА) регулирует транскрипцию генов, в т. ч. генов нейротрофина, мозгового нейротрофического фактора, тирозингидроксилазы, транскрипционного фактора c-fos. Протеинкиназа В (Akt) в кардиомиоцитах и других клетках играет важную роль в таких процессах, как транспорт и метаболизм глюкозы, пролиферация, миграция клеток, апоптоз, транскрипция, гипертрофия миокарда, развитие мозга. Активность протеинкиназы С (ПКС) в кардиомиоцитах возрастает при активации альфа1-АР. Она повышает проницаемость Са-каналов L-типа и TRPC-каналов для ионов Са, регулирует транскрипцию генов, клеточный цикл и рост клеток, а также активирует протеинкиназу D (ПКD). В последние годы установлено, что ПКD активируется при взаимодействии катехоламинов с альфа1-АР. Эта киназа участвует в регуляции сократимости миокарда, в т. ч. за счет воздействия на активность тропонина I и миозин-связывающего белка С (cMyBP-C), о чем более детально говорится в части 2 обзора. Кроме того, протеинкиназа D (ПКD) регулирует транскрипцию генов за счет фосфорилирования гистондезацетилазы 5, или HDAC5, а тем самым регулирует гипертрофию миокарда и его ремоделирование. Она также активирует транскрипционный фактор NF-kB, благодаря чему блокирует апоптоз. Показана причастность ПКD к развитию сердечной недостаточности.

Ключевые слова

протеинкиназа А, протеинкиназа В, протеинкиназа С, протеинкиназа D, кардиомиоциты, сократимость, катехоламины.
Скачать статью (pdf, 2.7MB )

Список литературы

  1. Hussain M., Orchard C.H. Sarcoplasmic Reticulum Ca2+ Content, L-Type Ca2+ Current and the Ca2+ Transient in Rat Myocytes During Beta-Adrenergic Stimulation // J. Physiol. 1997. Vol. 505(2). P. 385–402. 
  2. Kamp T.J., Hell J.W. Regulation of Cardiac L-Type Calcium Channels by Protein Kinase A and Protein Kinase C // Circ. Res. 2000. Vol. 87(12). Р. 1095−1102. 
  3. Du Y.M., Tang M., Liu C.J., Luo H.Y., Hu X.W. Inhibitory Effect of Adrenomedullin on L-Type Calcium Currents in Guinea-Pig Ventricular Myocytes // Sheng Li Xue Bao. 2002. Vol. 54 (6). Р. 479−484. 
  4. Molenaar P., Chen L., Semmler A.B., Parsonage W.A., Kaumann A.J. Human Heart Beta-Adrenoceptors: Beta1- Adrenoceptor Diversification Through ‘Affinity States’ and Polymorphism // Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 2007. Vol. 34 (10). Р. 1020−1028. 
  5. Boontje N.M., Merkus D., Zaremba R., Versteilen A., de Waard M.C., Mearini G., de Beer V.J., Carrier L., Walker L.A., Niessen H.W., Dobrev D., Stienen G.J., Duncker D.J., van der Velden J. Enhanced Myofilament Responsiveness Upon β-Adrenergic Stimulation in Post-Infarct Remodeled Myocardium // Mol. Cell Cardiol. 2011. Vol. 50 (3). Р. 487−499. 
  6. Dean W.L. Role of Platelet Plasma Membrane Ca-ATPase in Health and Disease // World J. Biol. Chem. 2010. Vol. 1(9). Р. 265−270. 
  7. Chen G., Yang X., Alber S., Shusterman V., Salama G. Regional Genomic Regulation of Cardiac Sodium-Calcium Exchanger by Oestrogen // J. Physiol. 2011. Vol. 589. Pt. 5. Р. 1061−1080. 
  8. Aschar-Sobbi R., Emmett T.L., Kargacin G.J., Kargacin M.E. Phospholamban Phosphorylation Increases the Passive Calcium Leak from Cardiac Sarcoplasmic Reticulum // Pflugers Arch. 2012. Vol. 464 (3). Р. 295−305. 
  9. Braun D., Madrigal J.L., Feinstein D.L. Noradrenergic Regulation of Glial Activation: Molecular Mechanisms and Therapeutic Implications // Curr. Neuropharmacol. 2014. Vol. 12 (4). Р. 342−352. 
  10. Haworth R.S., Cuello F., Avkiran M. Regulation by Phosphodiesterase Isoforms of Protein Kinase A-Mediated Attenuation of Myocardial Protein Kinase D Activation // Basic Res. Cardiol. 2011. Vol. 106 (1). Р. 51−63. 
  11. Franke T.F., Kaplan D.R., Cantley L.C., Toker A. Direct Regulation of the Akt Proto-Oncogene Product by Phosphatidylinositol-3,4-Bisphosphate // Science. 1997. Vol. 275 (5300). Р. 665−668. 
  12. Garofalo R.S., Orena S.J., Rafidi K., Torchia A.J., Stock J.L., Hildebrandt A.L., Coskran T., Black S.C., Brees D.J., Wicks J.R., McNeish J.D., Coleman K.G. Severe Diabetes, Age-Dependent Loss of Adipose Tissue, and Mild Growth Deficiency in Mice Lacking Akt2/PKB Beta // J. Clin. Invest. 2003. Vol. 112 (2). Р. 197−208. 
  13. Yang Z.Z., Tschopp O., Baudry A., Dümmler B., Hynx D., Hemmings B.A. Physiological Functions of Protein Kinase B/Akt // Biochem. Soc. Trans. 2004. Vol. 32. Pt. 2. Р. 350–354. 
  14. Sarbassov D.D., Guertin D.A., Ali S.M., Sabatini D.M. Phosphorylation and Regulation of Akt/PKB by the Rictor-mTOR Complex // Science. 2005. Vol. 307 (5712). Р. 1098–1101. 
  15. Song G., Ouyang G., Bao S. The Activation of Akt/PKB Signaling Pathway and Cell Survival // J. Cell. Mol. Med. 2005. Vol. 9 (1). Р. 59−71. 
  16. Мушкамбаров Н.Н., Кузнецов С.Л. Молекулярная биология. М., 2007. 536 с. 
  17. Stuenaes J.T., Bolling A., Ingvaldsen A., Rommundstad C., Sudar E., Lin F.C., Lai Y.C., Jensen J. Beta- Adrenoceptor Stimulation Potentiates Insulin-Stimulated PKB Phosphorylation in Rat Cardiomyocytes Via cAMP and PКА // Br. J. Pharmacol. 2010. Vol. 160 (1). Р. 116–129. 
  18. Mellor H. Parker P.J. The Extended Protein Kinase C Superfamily // Biochem. J. 1998. Vol. 332. Pt 2. Р. 281–292. 
  19. Cao W., Cheng L., Behar J., Biancani P., Harnett K.M. L-1beta Signaling in Cat Lower Esophageal Sphincter Circular Muscle //Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2006. Vol. 291 (4). Р. 672−680. 
  20. Chou E., Capello S., Levin R., Longhurst P. Excitatory α1-Adrenergic Receptors Predominate over Inhibitory β-Receptors in Rabbit Dorsal Detrusor // J. Urol. 2003. Vol. 170 (6). Pt. 1. Р. 2503–2507. 
  21. Rang H. Pharmacology. Edinburgh, 2003. 187 р. 
  22. Haworth R.S., Roberts N.A., Cuello F., Avkiran M. Regulation of Protein Kinase D Activity in Adult Myocardium: Novel Counter-Regulatory Roles for Protein Kinase Cepsilon and Protein Kinase A // J. Mol. Cell Cardiol. 2007. Vol. 43 (6). Р. 686−695. 
  23. Chung D., Kim Y.S., Phillips J.N., Ulloa A., Ku C.Y., Galan H.L., Sanborn B.M. Attenuation of Canonical Transient Receptor Potential-Like Channel 6 Expression Specifically Reduces the Diacylglycerol-Mediated Increase in Intracellular Calcium in Human Myometrial Cells // Endocrinology. 2010. Vol. 151 (1). Р. 406−416. 
  24. Woodard G.E., López J.J., Jardín I., Salido G.M., Rosado J.A. TRPC3 Regulates Agonist-Stimulated Ca2+ Mobilization by Mediating the Interaction between Type I Inositol 1,4,5-Trisphosphate Receptor, RACK1, and Orai1 // J. Biol. Chem. 2010. Vol. 285 (11). Р. 8045−8053. 
  25. Fu Y., Rubin C.S. Protein Kinase D: Coupling Extracellular Stimuli to the Regulation of Cell Physiology // EMBO Rep. 2011. Vol. 12 (8). Р. 785−796. 
  26. Guo J., Gertsberg Z., Ozgen N., Sabri A., Steinberg S.F. Protein Kinase D Isoforms Are Activated in an Agonist- Specific Manner in Cardiomyocytes // J. Biol. Chem. 2011. Vol. 286 (8). Р. 6500−6509. 
  27. Phan D., Stratton M.S., Huynh Q.K., McKinsey T.A. A Novel Protein Kinase C Target Site in Protein Kinase D is Phosphorylated in Response to Signals for Cardiac Hypertrophy // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2011. Vol. 411(2). Р. 335. 
  28. Nishizawa T., Iwase M., Kanazawa H., Ichihara S., Ichihara G., Nagata K., Obata K., Kitaichi K., Yokoi T., Watanabe M., Tsunematsu T., Ishikawa Y., Murohara T., Yokota M. Serial Alterations of Beta-Adrenergic Signaling in Dilated Cardiomyopathic Hamsters: Possible Role of Myocardial Oxidative Stress // Circ. J. 2004. Vol. 68 (11). Р. 1051−1060. 
  29. Landesberg G., Vesselov Y., Einav S., Goodman S., Sprung C.L., Weissman C. Myocardial Ischemia, Cardiac Troponin, and Long-Term Survival of High-Cardiac Risk Critically Ill Intensive Care unit Patients // Crit. Care Med. 2005. Vol. 33, № 6. Р. 1281−1287. 
  30. Nishio Y., Sato Y., Taniguchi R., Shizuta S., Doi T., Morimoto T., Kimura T., Kita T. Cardiac Troponin T vs Other Biochemical Markers in Patients with Congestive Heart Failure // Сirc. J. 2007. Vol. 71 (5). Р. 631−635. 
  31. Avkiran M., Rowland A.J., Cuello F., Haworth R.S. Protein Kinase D in the Cardiovascular System: Emerging Roles in Health and Disease // Circ. Res. 2008. Vol. 102 (2). Р. 157−163. 
  32. Bardswell S.C., Cuello F., Rowland A.J., Sadayappan S., Robbins J., Gautel M., Walker J.W., Kentish J.C., Avkiran M. Distinct Sarcomeric Substrates Are Responsible for Protein Kinase D-Mediated Regulation of Cardiac Myofilament Ca2+ Sensitivity and Cross-Bridge Cycling // J. Biol. Chem. 2010. Vol. 285 (8). Р. 5674−5682. 
  33. Katrukha I.A. Human Cardiac Troponin Complex. Structure and Functions // Biochemistry (Mosc). 2013. Vol. 78 (13). Р. 1447−1465. 
  34. Stathopoulou K., Cuello F., Candasamy A.J., Kemp E.M., Ehler E., Haworth R.S., Avkiran M. Four-and-a-Half LIM Domains Proteins Are Novel Regulators of the Protein Kinase D Pathway in Cardiac Myocytes // Biochem. J. 2014. Vol. 457 (3). Р. 451−461. 
  35. Одношивкина Ю.Г., Петров А.М., Зефиров А.Л. Механизм опосредуемой β2-адренорецепторами медленно развивающейся положительной инотропной реакции предсердий мыши // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2011. Т. 97 (11). C. 1223−1236. 
  36. Belknap B., Harris S.P., White H.D. Modulation of Thin Filament Activation of Myosin ATP Hydrolysis by N-Terminal Domains of Cardiac Myosin Binding Protein-C // Biochemistry. 2014. Vol. 53 (42). Р. 6717−6724. 
  37. Rao V., Cheng Y., Lindert S., Wang D., Oxenford L., McCulloch A.D., McCammon J.A., Regnier M. PKА Phosphorylation of Cardiac Troponin I Modulates Activation and Relaxation Kinetics of Ventricular Myofibrils // Biophys. J. 2014. Vol. 107 (5). Р. 1196−1204. 
  38. Ghobrial I.M., Roccaro A., Hong F., Weller E., Rubin N., Leduc R., Rourke M., Chuma S., Sacco A., Jia X., Azab F., Azab A.K., Rodig S., Warren D., Harris B., Varticovski L., Sportelli P., Leleu X., Anderson K.C., Richardson P.G. Clinical and Translational Studies of a Phase II Trial of the Novel Oral Akt Inhibitor Perifosine in Relapsed or Relapsed/ Refractory Waldenstrom’s Macroglobulinemia // Clin. Cancer Res. 2010. Vol. 16 (3). Р. 1033–1041.