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遗传剔除调节性肌钙蛋白 I 延伸在高心率哺乳动物进化枝中的作用。

Genetic excision of the regulatory cardiac troponin I extension in high-heart rate mammal clades.

机构信息

Department of Biology - Zoophysiology, Aarhus University, 8000 Aarhus C, Denmark.

Division of Cardiovascular Sciences, Faculty of Biology, Medicine and Health, The University of Manchester, Manchester M13 9PL, UK.

出版信息

Science. 2024 Sep 27;385(6716):1466-1471. doi: 10.1126/science.adi8146. Epub 2024 Sep 26.

DOI:10.1126/science.adi8146
PMID:39325895
Abstract

Mammalian cardiac troponin I (cTnI) contains a highly conserved amino-terminal extension harboring protein kinase A targets [serine-23 and -24 (Ser)] that are phosphorylated during β-adrenergic stimulation to defend diastolic filling by means of an increased cardiomyocyte relaxation rate. In this work, we show that the Ser-encoding exon 3 of was pseudoexonized multiple times in shrews and moles to mimic Ser phosphorylation without adrenergic stimulation, facilitating the evolution of exceptionally high resting heart rates (~1000 beats per minute). We further reveal alternative exon 3 splicing in distantly related bat families and confirm that both cTnI splice variants are incorporated into cardiac myofibrils. Because exon 3 of human exhibits a relatively low splice strength score, our findings offer an evolutionarily informed strategy to excise this exon to improve diastolic function during heart failure.

摘要

哺乳动物肌钙蛋白 I(cTnI)含有一个高度保守的氨基末端延伸区,其中包含蛋白激酶 A 的靶标[丝氨酸-23 和 -24(Ser)],在β-肾上腺素刺激下,这些靶标会发生磷酸化,从而通过增加心肌细胞的松弛速率来保护舒张充盈。在这项工作中,我们表明,鼩鼱和鼹鼠中的 基因的 Ser 编码外显子 3 被多次假外显子化,以模拟没有肾上腺素刺激时的 Ser 磷酸化,从而促进了极高静息心率(~1000 次/分钟)的进化。我们进一步揭示了在远缘蝙蝠科中存在的替代外显子 3 剪接,并证实这两种 cTnI 剪接变体都被纳入了心肌纤维。由于人类 基因的外显子 3 具有相对较低的剪接强度评分,因此我们的发现为在心力衰竭期间改善舒张功能提供了一种进化信息策略,即切除该外显子。

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引用本文的文献

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Troponin I - a comprehensive review of its function, structure, evolution, and role in muscle diseases.肌钙蛋白I——对其功能、结构、进化及在肌肉疾病中的作用的全面综述。
Anim Cells Syst (Seoul). 2025 Jul 28;29(1):446-468. doi: 10.1080/19768354.2025.2533821. eCollection 2025.