钙蛋白酶依赖性蛋白降解促进CASQ2-R33Q CPVT

背景：儿茶酚胺敏感性多形性室性心动过速（CPVT）是一种遗传性致心律失常疾病，与儿童和年轻成人的心脏骤停相关。CPVT的隐性形式由编码CASQ2（calsequestrin 2）和TRDN（triadin）的基因功能缺失突变引起，这两种蛋白与JCTN（junctin）一起，通过RyR2（ryanodine receptor）调控肌浆网钙离子释放。CASQ2 R33Q突变通过触发活动导致钙处理异常和室性心动过速。纯合小鼠模型Casq2R33Q/R33Q密切复制了CPVT患者的临床表型。在该模型中，CASQ2、TRDN和JCTN水平显著降低；然而，这种降低的机制及其对CPVT的贡献尚不完全清楚。方法：我们结合蛋白质组学、动物模型和实验方法，鉴定Casq2R33Q/R33Q小鼠中couplon蛋白减少的分子机制，并探索其对疾病的功能性贡献。结果：Casq2R33Q/R33Q心脏显示内质网应激、未折叠蛋白反应激活以及主要蛋白水解途径的改变。在新生心肌细胞和成年小鼠中抑制蛋白酶体或自噬可部分恢复CASQ2，但不恢复TRDN水平，提示存在不同的降解机制。相反，抑制钙蛋白酶可恢复CASQ2和TRDN蛋白水平，降低分离心肌细胞中的触发活动，并减少Casq2R33Q/R33Q小鼠体内的室性心动过速发作。生化实验表明TRDN是钙蛋白酶的直接底物。TRDN降解先于CASQ2丢失，在心肌细胞中使用修饰RNA或在体内使用腺相关病毒载体过表达TRDN可增加突变小鼠的CASQ2水平，支持TRDN失稳的上游作用。结论：与CASQ2-R33Q相关的CPVT中的couplon蛋白丢失由协调但不同的蛋白水解途径介导，其中钙蛋白酶依赖性TRDN降解代表促进CASQ2失稳和心律失常发生的关键致病事件。