Caveolae-associated cAMP/Ca2+-mediated mechano-chemical signal transduction in mouse atrial myocytes

小窝 细胞生物学 心肌细胞 肌膜 兰尼定受体 信号转导 小窝蛋白 蛋白激酶A 化学 内科学 生物 磷酸化 内分泌学 内质网 医学
作者
Roman Y. Medvedev,Daniel Turner,Frank C. DeGuire,В. А. Леонов,Di Lang,Julia Gorelik,Francisco Alvarado,Vladimir E. Bondarenko,Alexey V. Glukhov
出处
期刊:Journal of Molecular and Cellular Cardiology [Elsevier BV]
卷期号:184: 75-87 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.yjmcc.2023.10.004
摘要

Caveolae are tiny invaginations in the sarcolemma that buffer extra membrane and contribute to mechanical regulation of cellular function. While the role of caveolae in membrane mechanosensation has been studied predominantly in non-cardiomyocyte cells, caveolae contribution to cardiac mechanotransduction remains elusive. Here, we studied the role of caveolae in the regulation of Ca2+ signaling in atrial cardiomyocytes. In Langendorff-perfused mouse hearts, atrial pressure/volume overload stretched atrial myocytes and decreased caveolae density. In isolated cells, caveolae were disrupted through hypotonic challenge that induced a temporal (<10 min) augmentation of Ca2+ transients and caused a rise in Ca2+ spark activity. Similar changes in Ca2+ signaling were observed after chemical (methyl-β-cyclodextrin) and genetic ablation of caveolae in cardiac-specific conditional caveolin-3 knock-out mice. Acute disruption of caveolae, both mechanical and chemical, led to the elevation of cAMP level in the cell interior, and cAMP-mediated augmentation of protein kinase A (PKA)-phosphorylated ryanodine receptors (at Ser2030 and Ser2808). Caveolae-mediated stimulatory effects on Ca2+ signaling were abolished via inhibition of cAMP production by adenyl cyclase antagonists MDL12330 and SQ22536, or reduction of PKA activity by H-89. A compartmentalized mathematical model of mouse atrial myocytes linked the observed changes to a microdomain-specific decrease in phosphodiesterase activity, which disrupted cAMP signaling and augmented PKA activity. Our findings add a new dimension to cardiac mechanobiology and highlight caveolae-associated cAMP/PKA-mediated phosphorylation of Ca2+ handling proteins as a novel component of mechano-chemical feedback in atrial myocytes.
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