Cryo-EM structure of the human cardiac myosin filament

提丁 肌球蛋白 蛋白质丝 肌动蛋白 肌节 生物物理学 心肌 收缩性 肌球蛋白 肌肉收缩 分子马达 肌球蛋白头 化学 肌球蛋白轻链激酶 细胞生物学 生物 心肌细胞 解剖 生物化学 内分泌学
作者
Debabrata Dutta,Vu Nguyen,Kenneth S. Campbell,Raúl Padrón,Roger Craig
出处
期刊:Nature [Springer Nature]
卷期号:623 (7988): 853-862 被引量:64
标识
DOI:10.1038/s41586-023-06691-4
摘要

Pumping of the heart is powered by filaments of the motor protein myosin that pull on actin filaments to generate cardiac contraction. In addition to myosin, the filaments contain cardiac myosin-binding protein C (cMyBP-C), which modulates contractility in response to physiological stimuli, and titin, which functions as a scaffold for filament assembly1. Myosin, cMyBP-C and titin are all subject to mutation, which can lead to heart failure. Despite the central importance of cardiac myosin filaments to life, their molecular structure has remained a mystery for 60 years2. Here we solve the structure of the main (cMyBP-C-containing) region of the human cardiac filament using cryo-electron microscopy. The reconstruction reveals the architecture of titin and cMyBP-C and shows how myosin’s motor domains (heads) form three different types of motif (providing functional flexibility), which interact with each other and with titin and cMyBP-C to dictate filament architecture and function. The packing of myosin tails in the filament backbone is also resolved. The structure suggests how cMyBP-C helps to generate the cardiac super-relaxed state3; how titin and cMyBP-C may contribute to length-dependent activation4; and how mutations in myosin and cMyBP-C might disturb interactions, causing disease5,6. The reconstruction resolves past uncertainties and integrates previous data on cardiac muscle structure and function. It provides a new paradigm for interpreting structural, physiological and clinical observations, and for the design of potential therapeutic drugs. The intricate molecular architecture and interactions of the human cardiac myosin filament offer insights into cardiac physiology, disease and drug therapy.
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