Modification of Troponin T to Improve Cardiac Function in Heart Failure

点击翻译按钮获取中文摘要

Project Title:               Modification of Troponin T to Improve Cardiac Function in Heart Failure      Project Summary    Cardiac muscle contraction is regulated via the troponin complex in sarcomeric thin filaments. Troponin  consists  of  three  protein  subunits:  troponin  C  (TnC),  troponin  I  (TnI),  and  troponin  T  (TnT).  A  restrictive  cleavage  that  selectively  removes  the  N-­terminal  variable  region  of  cardiac  TnT  (cTnT)  naturally  occurs  as  an  adaptation  to  myocardial  energetic  crisis  such  as  ischemia  or  pressure  overload.  The  N-­terminal  truncated  cTnT  (cTnT-­ND)  remains  in  the  cardiac  myofilaments  with  altered  functionality  to  physiologically  tune  down  left  ventricular  systolic  velocity,  which  elongates  the  phase  of  rapid  ejection,  thereby  increasing  stroke  volume  and  improving  the  energetic  efficiency  of  the  heart.  The  proposed  research  will  characterize  the  mechanism  by  which  cTnT-­ND  alters  the  kinetics  of  myofilament  activity  to  allow  the  heart  to  physiologically  compensate  for  energetic  crisis,  and  will  ultimately  lay  groundwork  for  the  development  of  new targeted treatments for heart failure. Three Specific Aims are proposed:    Aim I is to characterize how the deletion of the N-­terminal variable region of cTnT restores a repressed  TnI-­like  C-­terminal  conformation  to  result  in  a  conditional  inhibition  of  myofilament  ATPase  and  contractile  kinetics.     Aim  II  is  to  assess  the  effectiveness  of  cTnT-­ND  on  compensating  for  cardiac  dysfunction  and  improving cardiac efficiency in heart failure mouse models with in vivo and ex vivo functional studies.    Aim  III  is  to  assess  the  long-­term  effects  of  cTnT-­ND  on  cardiac  function,  reserve  and  remodeling  in  normal and failing mouse hearts for translation to new treatments for heart failure.    Significance: Heart failure is a major challenge in the management of cardiovascular diseases. While  b-­adrenergic  blockade  has  proven  to  be  clinically  effective  in  treating  chronic  congestive  heart  failure,  the  long-­term  benefit  of  decreasing  contractile  kinetics  remains  incompletely  understood.  The  restrictive  deletion  of  the  N-­terminal  segment  of  cTnT  naturally  occurs  during  myocardial  ischemia  and  pressure  overload as a posttranslational regulation to selectively tune down contractile velocity of cardiac muscle and  elongate  the  rapid  ejection  phase  to  increase  stroke  volume  and  cardiac  efficiency.  This  mechanism  provides  a  novel  and  specifically  targeted  approach  to  sustain  baseline  cardiac  function  during  energetic  crisis  and  heart  failure.  Using  multi-­level  and  integrative  approaches,  our  study  will  lay  the  groundwork  for  translating this molecular mechanism into a new clinical treatment for heart failure.