Proteostasis of heat shock protein 90 in skeletal muscles of the long-tailed ground squirrel during hibernation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We investigated changes in the content of heat shock protein 90 in m. soleus (comprised of mainly fibers expressing the MyHC slow isoform I) and m. gastrocnemius (composed of mainly fibers expressing the MyHC fast isoforms II) of the long-tailed ground squirrel Urocitellus undulatus in different periods of the annual cycle: summer activity (seasonal control), hypothermia/torpor, winter (interbout) activity. The content of the protein in both muscles was found not to change throughout the entire hibernation period despite the development of atrophic changes, more pronounced in fast m. gastrocnemius. The role of HSP90 in maintaining the stability of giant sarcomeric titin protein molecules is discussed with reference to animal's entry into and exit from hypothermia, when the activity of calpain proteases increases due to the increased content of Ca2+ in the cytosol of muscle cells; and with respect to the torpor, when the activity of calpains is, most likely, not inhibited completely. During the interbout activity with an observed increased titin turnover in squirrel's striated muscles, a constant content of HSP90 appears to be required for the correct folding of newly synthesized titin molecules and their integration into sarcomeres, as well as for the removal of misfolded titin molecules and other proteins. Thus, HSP90 proteostasis in skeletal muscles of the long-tailed ground squirrel can contribute to maintaining a steady-state level of titin and, possibly, other sarcomeric proteins during hibernation, which, in turn, will contribute to maintaining a highly ordered sarcomeric structure and the necessary level of muscle contractile activity in different phases of the torpor-arousal cycle.

About the authors

Yu. V Gritsyna

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Moscow Region, Russia

S. S Popova

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Moscow Region, Russia

G. Z Mikhailova

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Moscow Region, Russia

L. G Bobyleva

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Moscow Region, Russia

S. N Udaltsov

Institute of Physicochemical and Biological Problems of Soil Science, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Moscow Region, Russia

O. S Morenkov

Institute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Moscow Region, Russia

N. M Zakharova

Institute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Moscow Region, Russia

I. M Vikhlyantsev

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences;Institute of Fundamental Medicine and Biology, Kazan Federal University

Email: ivanvikhlyantsev@gmail.com
Pushchino, Moscow Region, Russia;Kazan, Russia

References

  1. S. M. Mohr, S. N. Bagriantsev, and E. O. Gracheva, Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 36, 315 (2020).
  2. K. L. Vermillion, K. J. Anderson, M. Hampton, and M. T. Andrews, Physiol. Genomics, 47 (3), 58 (2015).
  3. D. A. Mugahid, T. G. Sengul, X. You, et al., Sci. Rep., 9 (1), 19976 (2019).
  4. A. V. Goropashnaya, B. M. Barnes, and V. B. Fedorov, Sci. Rep., 10 (1):9010 (2020).
  5. E. Tseng, J. G. Underwood, B. D. Evans Hutzenbiler, et al., Genes, Genomes, Genetics, 12 (3), jkab422 (2022).
  6. W. A. Ingelson-Filpula and K. B. Storey, Epigenomes, 2021 5(4):28 (2021).
  7. C. J. Cotton, J. Exp. Biol., 219 (Pt 2), 226 (2016).
  8. M. V. Lazareva, K. O. Trapeznikova, I. M. Vikhliantsev, et al., Biofizika, 57 (6), 982 (2012).
  9. A. G. Hindle, A. Karimpour-Fard, L. E. Epperson, et al., Am. J. Physiol. Regul.Integr.Comp. Physiol., 301 (5), 1440 (2011).
  10. I. M. Vikhlyantsev, E. V. Karaduleva, and Z. A. Podlubnaya, Biophysics, 53, 598 (2008).
  11. I. M. Vikhlyantsev and Z. A. Podlubnaya, Biochemistry (Moscow), 77 (13), 1515 (2012).
  12. S. Popova, A. Ulanova, Y. Gritsyna, et al., Sci. Rep., 10 (1), 15185 (2020).
  13. L. T. Donlin, C. Andresen, S. Just, et al., Genes Dev., 26 (2), 114 (2012).
  14. S. F. Eddy, J. D. McNally, and K. B. Storey, Arch. Biochem. Biophys., 435 (1), 103 (2005).
  15. K. Lee, J. Y. Park, W. Yoo, et al., J. Cell Biochem., 104 (2):642 (2008).
  16. C. W. Wu, K. K. Biggar, J. Zhang, et al., Genomics, Proteomics & Bioinformatics, 13 (2), 119 (2015).
  17. B. E. Luu, S. Wijenayake, J. Zhang, et al., Comp. Biochem. Physiol. B: Biochem. Mol Biol., 224, 26 (2018).
  18. C. L. Childers, S. N. Tessier, and K. B. Storey, Peer J., 7, e7587 (2019).
  19. A. Krivoruchko and K. B. Storey, J.Comp. Physiol. B, 180 (3), 403 (2010).
  20. H. M. Rabeae, S. S. Mahfouz, A. K. M. Abdel Latif, et al., J. Therm. Biol. 114, 103490 (2023).
  21. Н.М. Захарова, Фундаментальные исследования, 6, 1401 (2014).
  22. U. K. Laemmli, Nature, 227 (5259), 680 (1970).
  23. S. Kotter and M. Kruger, Front. Physiol., 13, 914296 (2022).
  24. K. Hnia, T. Clausen, and C. Moog-Lutz, Trends Mol. Med., 25 (9), 760 (2019).
  25. Z. V. Wang and J. A. Hill, Cell Metab. 21(2), 215 (2015).
  26. P. Csermely, T. Schnaider, C. Soti, et al., Pharmacol. Ther., 79 (2), 129 (1998).
  27. S. S. Popova, I. M. Vikhlyantsev, N. M. Zakharova, et al., Dokl. Biochem. Biophys. 472 (1), 56 (2017).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».