קולטן ריאנודין מסוג 1 (RyR1) הוא תעלת שחרור סידן חשובה בשרירי השלד החיונית להתכווצות השרירים. הוא מתווך שחרור סידן מהרשת הסרקופלזמית, אברון אוגר סידן בתאי השריר, תהליך חיוני לתפקוד השריר. מוטציות בגן RyR1 יכולות להשפיע על תפקוד הערוץ בדרכים מנוגדות ביותר המובילות למחלות שרירים קשות כגון היפרתרמיה ממאירה (MH) ומחלת הליבה המרכזית (CCD). MH היא מחלה תורשתית הגורמת לחום גבוה ולהתכווצויות שרירים בתגובה להרדמה שאיפה בחולים עם וריאנטים של RyR1 בעלי תפקוד. CCD היא אחת מהמיופתיות העוברות בתורשה שמובילה לחולשת שרירים ולמיופתיה עקב אובדן תפקוד וריאנטים של RyR1. השפעות אלו מדגישות את התפקיד הקריטי של RyR1 ואת התפקוד האופטימלי של תעלות הסידן לבריאות השריר.
בעוד מחקרים עדכניים התמקדו באזור הציטופלזמי הגדול של RyR1, שבו נמצאות מוטציות רבות הקשורות למחלה, התפקיד הספציפי של המקטע הטרנסממברני החמישי (S5) בשער התעלות והפתוגנזה של מחלות שריר לא הובנה היטב. למרבה המזל, במחקר חלוצי חדש שפורסם ב-18 בספטמבר 2024, ב ביולוגיה של תקשורת חוקרים מיפן התייחסו לפער הידע הזה על ידי חקירה כיצד מוטציות בקטע S5 של RyR1 תורמות ל-MH ו-CCD. צוות המחקר המורכב מפרופסור-משנה טאקאשי מוראיאמה עם פרופסור-משנה נאגומי קורבאיאשי מאוניברסיטת ג'ונטנדו ופרופסור חבר הרואו אוגאווה עם הסטודנטית לתואר שני Yuya Otori מאוניברסיטת קיוטו, יצאו לפענח כיצד מוטציות S5 מובילות להפרעות בשרירים. "קטע S5 חיוני להיווצרות נקבוביות בערוץ RyR1. עם זאת, מצאנו מספר רב של מוטציות הקשורות למחלה ב-S5 שדווחו בספרות, מה שהניע אותנו לחקור את התפקיד של קטע S5 בוויסות ערוץ RyR1", מסביר חבר פרופ' טקאשי מוריימה.
חוקרים השתמשו בתאי HEK293 (קו תאי כליה עובריים אנושיים בשימוש נפוץ) שהונדסו לבטא חלבוני RyR1 עם מוטציות ספציפיות. הם מדדו שחרור סידן המושרה מקפאין כדי להעריך את ההשפעות של מוטציות על דינמיקת שחרור סידן. יתרה מכך, הם עקבו אחר רמות סידן ציטופלזמי ואנדופלזמי במנוחה (ER) באמצעות Fluo-4 AM (אינדיקטור סידן פלואורסצנטי ירוק) ו-R-CEPIA1er (אינדיקטור סידן מקודד גנטי), בהתאמה. (3ח) מבחני קישור ריאנודין בוצעו כדי להעריך את זיקת הקישור והפעילות של ערוצי RyR1. בנוסף, פלטפורמת שחרור סידן המושרה על ידי דה-פולריזציה (DICR) שימשה להערכת שחרור סידן בערוץ RyR1.
המחקר התמקד במוטציות באזורי S5 ו-S5-S6 של RyR1, וזיהה שלוש מוטציות הקשורות ל-MH ושמונה הקשורות ל-CCD. עבור מוטציות MH, הם הבחינו ברגישות מוגברת לקפאין, עלייה ברמות הסידן הציטופלזמי במנוחה והפחתת סידן ER רמות. מבחני קשירת Ryanodine ו-DICR אישרו פעילות ערוץ משופרת. לעומת זאת, מוטציות CCD הציגו פנוטיפ של אובדן תפקוד, המסומן על ידי רגישות מופחתת לקפאין, שחרור מינימלי של סידן, דיכוי קשירת ריאנודין והפחתת DICR. יש לציין כי חלק מהמוטנטים של CCD לא הציגו פעילות ערוץ ניתנת לזיהוי למרות ביטוי מאושר, דבר המעיד על פגיעה קשה בתפקוד הערוץ. ניתן להמחיש את המבנה של ערוץ RyR1 ואת המוטציות שהוזכרו בסרטון שנוצר על ידי המחברים ביוטיוב.
לאחר מכן, התוצאות פורשו ביחס למבני RyR1. החוקרים זיהו מספר אינטראקציות פוטנציאליות בין השאריות האחראיות למוטציות הקשורות למחלה, לבין המקטעים הטרנסממברניים האחרים. יש לציין כי חשיבותן של אינטראקציות אלו אומתה על ידי מוטציה של שותפי האינטראקציה. בהדגשת ממצאי המחקר שלהם, מזכיר חבר פרופ' הרואו אוגאווה, "גילינו מנגנון ויסות חדש של ה-RyR1, שבו מקטע S5 ממלא תפקיד כפול בשער הערוצים, והבהרנו מנגנונים מולקולריים של שינויים בתעלות על ידי מוטציות הקשורות למחלה."
מחקר זה מבהיר כיצד מוטציות ב-S5 משפיעות על תפקוד ערוץ, ובכך משפרות את ההבנה של איתות סידן בפיזיולוגיה של השרירים. הסבר על ההשלכות הפוטנציאליות של המחקר הנוכחי שלהם, חבר פרופ'. מוראיאמה ואוגאווה חולקים, "ממצאי המחקר שלנו מספקים תובנות חדשות לפיתוח תרופות חדשות לריפוי מחלות שרירים הנגרמות עקב מוטציות RyR1."
אנו בהחלט מקווים שמחקר זה יסלול את הדרך למהפכה בניהול הפרעות שרירים חמורות.
