Functional aberration of myofibrils by cardiomyopathy-causing mutations in the coiled-coil region of the troponin-core domain

トロポニンコアドメインのコイルドコイル領域における心筋症原因変異による筋原線維の機能異常

松本 富美子; 前田 佳代*; 茶竹 俊行*; 前田 雄一郎*; 藤原 悟

Matsumoto, Fumiko; Maeda, Kayo*; Chatake, Toshiyuki*; Maeda, Yuichiro*; Fujiwara, Satoru

心筋症発症に関連する筋収縮調節蛋白質トロポニンT(TnT)の2種類の変異体(E244D, K247R)の変異部位は、Tn-コア領域のコイルドコイル領域に存在する。この領域の変異がTnの調節機構に及ぼす影響を明らかにするために、TnTのこの部位でのさまざまな変異体を含む筋原繊維のカルシウム依存性ATP分解活性を測定した。その結果、疾病関連変異体E244Dは、カルシウム感受性を変化させずに最大ATP分解活性を増大させることを確認するとともに、変異体K247Rも同様の効果を持つことを初めて明らかにした。さらにさまざまな変異体(E244D, E244M, E244A, E244K, K247R, K247E, and K247A)は、カルシウム感受性の変化はないが、最大ATP分解活性についてさまざまな影響を与えることが明らかとなった。これらの変異体を含むTnコアの分子動力学計算の結果、変異部位付近の水素結合ネットワークがTnの機能発現に重要であることが示唆された。

Two cardiomyopathy-causing mutations, E244D and K247R, in human cardiac troponin T (TnT) are located in the coiled-coil region of the Tn-core domain. To elucidate effects of mutations in this region on the regulatory function of Tn, we measured Ca-dependent ATPase activity of myofibrils containing various mutants of TnT at these residues. The results confirmed that the mutant E244D increases the maximum ATPase activity without changing the Ca sensitivity. The mutant K247R was shown for the first time to have the effect similar to the mutant E244D. Furthermore, various TnT mutants (E244D, E244M, E244A, E244K, K247R, K247E, and K247A) showed various effects on the maximum ATPase activity while the Ca sensitivity was unchanged. Molecular dynamics simulations of the Tn-core containing these TnT mutants suggested that the hydrogen-bond network formed by the side chains of neighboring residues around residues 244 and 247 is important for Tn to function properly.