Published April 28, 2023
| Version v1
Publication
Open
Cryo-electron tomography of intact cardiac muscle reveals myosin binding protein-C linking myosin and actin filaments
Creators
- 1. Peking University
- 2. Imperial College London
- 3. Thermo Fisher Scientific (Netherlands)
- 4. Yale University
- 5. Institute of Cancer Research
Description
Abstract Myosin binding protein C (MyBP-C) is an accessory protein of the thick filament in vertebrate cardiac muscle arranged over 9 stripes of intervals of 430 Å in each half of the A-band in the region called the C-zone. Mutations in cardiac MyBP-C are a leading cause of hypertrophic cardiomyopathy the mechanism of which is unknown. It is a rod-shaped protein composed of 10 or 11 immunoglobulin- or fibronectin-like domains labelled C0 to C10 which binds to the thick filament via its C-terminal region. MyBP-C regulates contraction in a phosphorylation dependent fashion that may be through binding of its N-terminal domains with myosin or actin. Understanding the 3D organisation of MyBP-C in the sarcomere environment may provide new light on its function. We report here the fine structure of MyBP-C in relaxed rat cardiac muscle by cryo-electron tomography and subtomogram averaging of refrozen Tokuyasu cryosections. We find that on average MyBP-C connects via its distal end to actin across a disc perpendicular to the thick filament. The path of MyBP-C suggests that the central domains may interact with myosin heads. Surprisingly MyBP-C at Stripe 4 is different; it has weaker density than the other stripes which could result from a mainly axial or wavy path. Given that the same feature at Stripe 4 can also be found in several mammalian cardiac muscles and in some skeletal muscles, our finding may have broader implication and significance. In the D-zone, we show the first demonstration of myosin crowns arranged on a uniform 143 Å repeat.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
البروتين التجريدي الرابط للميوسين سي (MyBP - C) هو بروتين إضافي من الخيوط السميكة في عضلة القلب الفقارية مرتبة على 9 خطوط من فواصل زمنية تبلغ 430 Å في كل نصف من النطاق A في المنطقة المسماة المنطقة C. الطفرات في عضلة القلب MyBP - C هي السبب الرئيسي لاعتلال عضلة القلب الضخامي الذي تكون آليته غير معروفة. وهو بروتين على شكل قضيب يتكون من 10 أو 11 مجالًا شبيهًا بالغلوبولين المناعي أو الفبرونيكتين المسمى C0 إلى C10 والذي يرتبط بالفتيلة السميكة عبر منطقته الطرفية C. تنظم MyBP - C الانكماش بطريقة تعتمد على الفسفرة والتي قد تكون من خلال ربط نطاقاتها الطرفية N بالميوزين أو الأكتين. قد يوفر فهم التنظيم ثلاثي الأبعاد لـ MyBP - C في بيئة القسيم العضلي ضوءًا جديدًا على وظيفته. نبلغ هنا عن البنية الدقيقة لـ MyBP - C في عضلة القلب الفئران المريحة عن طريق التصوير المقطعي بالإلكترون البارد ومتوسط التصوير المقطعي الفرعي لعمليات استئصال توكوياسو بالتبريد المعاد تجميدها. نجد أنه في المتوسط يتصل MyBP - C عبر نهايته البعيدة بالعمل عبر قرص عمودي على الفتيلة السميكة. يشير مسار MyBP - C إلى أن المجالات المركزية قد تتفاعل مع رؤوس الميوسين. من المثير للدهشة أن MyBP - C في الشريط 4 مختلفة ؛ لديها كثافة أضعف من الخطوط الأخرى التي يمكن أن تنتج عن مسار محوري أو متموج بشكل أساسي. بالنظر إلى أن نفس الميزة في الشريط 4 يمكن العثور عليها أيضًا في العديد من عضلات القلب لدى الثدييات وفي بعض عضلات الهيكل العظمي، فقد يكون لنتائجنا تأثير وأهمية أوسع. في المنطقة D، نعرض العرض الأول لتيجان الميوسين مرتبة على زي موحد 143 مرة.Translated Description (French)
Résumé La protéine C de liaison à la myosine (MyBP-C) est une protéine accessoire du filament épais dans le muscle cardiaque des vertébrés, disposée sur 9 bandes d'intervalles de 430 Å dans chaque moitié de la bande A dans la région appelée zone C. Les mutations de MyBP-C cardiaque sont l'une des principales causes de cardiomyopathie hypertrophique dont le mécanisme est inconnu. Il s'agit d'une protéine en forme de tige composée de 10 ou 11 domaines de type immunoglobuline ou fibronectine marqués C0 à C10 qui se lie au filament épais via sa région C-terminale. MyBP-C régule la contraction d'une manière dépendante de la phosphorylation qui peut être par liaison de ses domaines N-terminaux avec la myosine ou l'actine. Comprendre l'organisation 3D de MyBP-C dans l'environnement des sarcomères peut apporter un nouvel éclairage sur sa fonction. Nous rapportons ici la structure fine de MyBP-C dans le muscle cardiaque détendu de rat par tomographie cryo-électronique et calcul de la moyenne des sous-tomogrammes des cryosections Tokuyasu recongelées. Nous constatons qu'en moyenne MyBP-C se connecte par son extrémité distale à l'actine à travers un disque perpendiculaire au filament épais. Le cheminement de MyBP-C suggère que les domaines centraux peuvent interagir avec les têtes de myosine. Étonnamment, MyBP-C à Stripe 4 est différent ; il a une densité plus faible que les autres bandes, ce qui pourrait résulter d'un trajet principalement axial ou ondulé. Étant donné que la même caractéristique à Stripe 4 peut également être trouvée dans plusieurs muscles cardiaques de mammifères et dans certains muscles squelettiques, notre découverte peut avoir une implication et une signification plus larges. Dans la zone D, nous montrons la première démonstration de couronnes de myosine disposées sur une répétition uniforme de 143 Å.Translated Description (Spanish)
Resumen La proteína C de unión a la miosina (MyBP-C) es una proteína accesoria del filamento grueso en el músculo cardíaco de los vertebrados dispuesta en 9 franjas de intervalos de 430 Å en cada mitad de la banda A en la región llamada zona C. Las mutaciones en MyBP-C cardiaca son una de las principales causas de miocardiopatía hipertrófica cuyo mecanismo se desconoce. Es una proteína en forma de varilla compuesta por 10 u 11 dominios similares a inmunoglobulina o fibronectina marcados C0 a C10 que se une al filamento grueso a través de su región C-terminal. MyBP-C regula la contracción de una manera dependiente de la fosforilación que puede ser a través de la unión de sus dominios N-terminales con miosina o actina. Comprender la organización 3D de MyBP-C en el entorno del sarcómero puede proporcionar nueva luz sobre su función. Presentamos aquí la estructura fina de MyBP-C en músculo cardíaco de rata relajado mediante tomografía crioelectrónica y promediado de subtomografía de criosecciones de Tokuyasu recongeladas. Encontramos que, en promedio, MyBP-C se conecta a través de su extremo distal a la actina a través de un disco perpendicular al filamento grueso. La ruta de MyBP-C sugiere que los dominios centrales pueden interactuar con las cabezas de miosina. Sorprendentemente, MyBP-C en Stripe 4 es diferente; tiene una densidad más débil que las otras rayas que podrían resultar de una trayectoria principalmente axial u ondulada. Dado que la misma característica en Stripe 4 también se puede encontrar en varios músculos cardíacos de mamíferos y en algunos músculos esqueléticos, nuestro hallazgo puede tener una implicación y una importancia más amplias. En la zona D, mostramos la primera demostración de coronas de miosina dispuestas en una repetición uniforme de 143 Å.Files
s10974-023-09647-3.pdf.pdf
Files
(5.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c11867896ce3bc98f94f594df9f27258
|
5.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يكشف التصوير المقطعي الإلكتروني البارد لعضلة القلب السليمة عن بروتين ربط الميوسين - C الذي يربط خيوط الميوسين والأكتين
- Translated title (French)
- La tomographie cryo-électronique du muscle cardiaque intact révèle la protéine C liant la myosine et les filaments d'actine
- Translated title (Spanish)
- La tomografía crioelectrónica del músculo cardíaco intacto revela la proteína C de unión a la miosina que une los filamentos de miosina y actina
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4367313256
- DOI
- 10.1007/s10974-023-09647-3
References
- https://openalex.org/W1542208611
- https://openalex.org/W1835373724
- https://openalex.org/W1840515050
- https://openalex.org/W1988826338
- https://openalex.org/W1994999442
- https://openalex.org/W1997246410
- https://openalex.org/W1998535024
- https://openalex.org/W2003856007
- https://openalex.org/W2006016403
- https://openalex.org/W2010064800
- https://openalex.org/W2011541717
- https://openalex.org/W2013668406
- https://openalex.org/W2014719041
- https://openalex.org/W2025252646
- https://openalex.org/W2027396889
- https://openalex.org/W2028651832
- https://openalex.org/W2029101220
- https://openalex.org/W2033534241
- https://openalex.org/W2034972644
- https://openalex.org/W2042048838
- https://openalex.org/W2051399361
- https://openalex.org/W2051555473
- https://openalex.org/W2055258857
- https://openalex.org/W2055356219
- https://openalex.org/W2057668583
- https://openalex.org/W2067777371
- https://openalex.org/W2068898864
- https://openalex.org/W2070163453
- https://openalex.org/W2070536183
- https://openalex.org/W2073416642
- https://openalex.org/W2074414105
- https://openalex.org/W2078865229
- https://openalex.org/W2079358116
- https://openalex.org/W2079676632
- https://openalex.org/W2079871582
- https://openalex.org/W2080314903
- https://openalex.org/W2084747396
- https://openalex.org/W2087633651
- https://openalex.org/W2088768308
- https://openalex.org/W2092723070
- https://openalex.org/W2092771760
- https://openalex.org/W2118292972
- https://openalex.org/W2121760447
- https://openalex.org/W2123729816
- https://openalex.org/W2126961090
- https://openalex.org/W2128404955
- https://openalex.org/W2131202031
- https://openalex.org/W2132629607
- https://openalex.org/W2142161929
- https://openalex.org/W2147443197
- https://openalex.org/W2149360962
- https://openalex.org/W2157424276
- https://openalex.org/W2159669366
- https://openalex.org/W2161121324
- https://openalex.org/W2229365943
- https://openalex.org/W2253556870
- https://openalex.org/W2279402243
- https://openalex.org/W2585721642
- https://openalex.org/W259174617
- https://openalex.org/W2613950069
- https://openalex.org/W2779900292
- https://openalex.org/W2799839878
- https://openalex.org/W2807018990
- https://openalex.org/W2893130223
- https://openalex.org/W2950967305
- https://openalex.org/W3003043653
- https://openalex.org/W3013015010
- https://openalex.org/W3092981136
- https://openalex.org/W3093446251
- https://openalex.org/W3107425486
- https://openalex.org/W3109103255
- https://openalex.org/W3126815341
- https://openalex.org/W3138595690
- https://openalex.org/W4200028773
- https://openalex.org/W4221071203
- https://openalex.org/W4251125908