Современные представления о роли кальпаинов в мышцах

Актуальность . Изучение и понимание физиологических процессов, протекающих в мышцах во время физических нагрузок, является одним из актуальных направлений в современной физиологии спорта. Расширение современных теоретических и практических знаний показывает, что классические представления о физиологических процессах, протекающих в мышцах в условиях нагрузок, не дают исчерпывающей информации. Необходимо проведение дополнительного анализа и систематизации существующих данных с целью выявления ключевых элементов, воздействуя на которые мы можем регулировать направление и степень тех или иных физиологических процессов. Одним из таких кандидатов может быть семейство белков кальпаинов (CAPN). Несмотря на то, что вначале их ассоциировали как регуляторы передачи сигналов, однако в настоящее время их рассматривают как протеазы, которые участвуют в обороте миофибриллярного белка, протеолитическом расщеплении саркомерных и цитоскелетных белков. Хотя CAPN часто характеризуются как «вредные» деградирующие протеазы при патологических состояниях, включая сердечно-сосудистые заболевания, кальпаины на самом деле являются процессинговыми, а не деградирующими протеазами. Они отличаются от других основных внутриклеточных протеолитических компонентов тем, что действуют путем протеолитического процессинга, вызывая модуляцию или модификацию активности, локализации или структуры белка. Например, CAPN способны регулировать активность NOS, подавляя продукцию оксида азота во время мышечных сокращений, что позволяет предотвратить негативные последствия, вызванные его гиперпродукцией. Они способны снижать сократительную активность мышц путем воздействия на так называемые «триады». Кальпаины важны и в репаративных процессах в мышцах после физических нагрузок, регулируя процессы восстановления клеточных мембран и перестройки белковых компонентов мышечного волокна. Еще одной отличительной чертой от классических протеолизных систем, таких как убиквитин-протеасомная и аутофагическая, которым необходима АТФ, является то, что кальпаины - АТФ независимые. Однако неконтролируемая активность кальпаинов может приводить к запуску целого каскада проапоптотических систем, приводящих к апоптозу и гибели миоцитов. Выводы. Кальпаины играют важную роль в физиологических процессах, происходящих в мышцах как в норме, так и при различных патологиях. Функции кальпаинов не ограничиваются только протеолизом (расщеплением белков) - они гораздо шире. Поэтому изучение этих ферментов является важным направлением исследований. Оно поможет нам выявить информативные мишени для разработки методов лечения и контроля состояния мышц после интенсивных нагрузок.