SER-23/24での心臓トロポニンIの単リン酸化は、心筋筋膜Ca2+の感受性とカルパイン誘発性タンパク質分解を調節するのに十分です

β-アドレノレセプター刺激によって生成される心筋緩和の加速は、筋原線維Ca2+感受性を低下させる心臓トロポニンI（CTNI）のプロテインキナーゼA（PKA）媒介リン酸化によって部分的に媒介されます。以前の証拠は、CTNIにおけるSer-23とSer-24の両方のリン酸化がこのCa2+脱感作に必要であることを示唆しています。PKAを介したリン酸化も、Ctniをカルパインによるタンパク質分解から部分的に保護します。ここでは、プロテインキナーゼD（PKD）がCTNI Ser-23/24のセリンのみをリン酸化することを報告します。この単リン酸化の機能的結果を調査するために、マウス心筋筋原線炎のCTNIのSER-23/24のCTNIが非リン酸化、モノリン酸化、またはBisphosphrated（λ-PHSPDを使用した）の場合、CTNIのCTNIのCTNIのカルパイン媒介タンパク質分解のCA2+感受性を調べることを調べました。それぞれPKA）。PHOSタグゲル、ウエスタンブロッティング、および高解像度MSは、PKDが主にSER-24でCTNIの90％以上の単リン酸化を生成したのに対し、PKAはCTNIビスリン酸化を排他的にもたらしたことを明らかにしました。PKDは、PKAとのその後のインキュベーションでは、Ca2+感度のわずかな落下のみを生成したのに対し、PKDは洗剤透過性心室骨折における力産生のCa2+感度を著しく低下させました。PKDとは異なり、PKAはミオシン結合タンパク質-Cを実質的にリン酸化し、クロスブリッジ速度（KTR）を大幅に加速しました。PKDまたはPKAによるリン酸化後、分離された筋原線維中のCTNIは、カルパインを介した分解から部分的に保護されました。Ser-23/24でのCtniの単リン酸化は、筋原線維Ca2+の感度を低下させ、CTNIをカルパイン誘導タンパク質分解から部分的に保護すると結論付けています。健康な心筋細胞では、CTNIの基礎一リン酸化は、筋原線維Ca2+感度を緊張的に調節するのに役立つ可能性があります。

The acceleration of myocardial relaxation produced by β-adrenoreceptor stimulation is mediated in part by protein kinase A (PKA)-mediated phosphorylation of cardiac troponin-I (cTnI), which decreases myofibrillar Ca2+ sensitivity. Previous evidence suggests that phosphorylation of both Ser-23 and Ser-24 in cTnI is required for this Ca2+ desensitization. PKA-mediated phosphorylation also partially protects cTnI from proteolysis by calpain. Here we report that protein kinase D (PKD) phosphorylates only one serine of cTnI Ser-23/24. To explore the functional consequences of this monophosphorylation, we examined the Ca2+ sensitivity of force production and susceptibility of cTnI to calpain-mediated proteolysis when Ser-23/24 of cTnI in mouse cardiac myofibrils was nonphosphorylated, mono-phosphorylated, or bisphosphorylated (using sequential incubations in λ-phosphatase, PKD, and PKA, respectively). Phos-tag gels, Western blotting, and high-resolution MS revealed that PKD produced >90% monophosphorylation of cTnI, primarily at Ser-24, whereas PKA led to cTnI bisphosphorylation exclusively. PKD markedly decreased the Ca2+ sensitivity of force production in detergent-permeabilized ventricular trabeculae, whereas subsequent incubation with PKA produced only a small further fall of Ca2+ sensitivity. Unlike PKD, PKA also substantially phosphorylated myosin-binding protein-C and significantly accelerated cross-bridge kinetics (ktr). After phosphorylation by PKD or PKA, cTnI in isolated myofibrils was partially protected from calpain-mediated degradation. We conclude that cTnI monophosphorylation at Ser-23/24 decreases myofibrillar Ca2+ sensitivity and partially protects cTnI from calpain-induced proteolysis. In healthy cardiomyocytes, the basal monophosphorylation of cTnI may help tonically regulate myofibrillar Ca2+ sensitivity.