Imaging of Existing and Newly Translated Proteins Elucidates Mechanisms of Sarcomere Turnover

肌节 蛋白质周转 细胞生物学 生物 计算生物学 解剖 生物化学 蛋白质生物合成 心肌细胞
作者
Guy Douvdevany,Itai Erlich,Lilac Haimovich-Caspi,Tomer Mashiah,Maksymilian Prondzynski,María Rosaria Pricolo,Jorge Alegre‐Cebollada,Wolfgang A. Linke,Lucie Carrier,Izhak Kehat
出处
期刊:Circulation Research [Lippincott Williams & Wilkins]
卷期号:135 (4): 474-487 被引量:2
标识
DOI:10.1161/circresaha.123.323819
摘要

BACKGROUND: How the sarcomeric complex is continuously turned over in long-living cardiomyocytes is unclear. According to the prevailing model of sarcomere maintenance, sarcomeres are maintained by cytoplasmic soluble protein pools with free recycling between pools and sarcomeres. METHODS: We imaged and quantified the turnover of expressed and endogenous sarcomeric proteins, including the giant protein titin, in cardiomyocytes in culture and in vivo, at the single cell and at the single sarcomere level using pulse-chase labeling of Halo-tagged proteins with covalent ligands. RESULTS: We disprove the prevailing protein pool model and instead show an ordered mechanism in which only newly translated proteins enter the sarcomeric complex while older ones are removed and degraded. We also show that degradation is independent of protein age and that proteolytic extraction is a rate-limiting step in the turnover. We show that replacement of sarcomeric proteins occurs at a similar rate within cells and across the heart and is slower in adult cells. CONCLUSIONS: Our findings establish a unidirectional replacement model for cardiac sarcomeres subunit replacement and identify their turnover principles.
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