Dual filament control of myocardial power and hemodynamics
心肌功率和血流动力学的双丝控制
基本信息
- 批准号:10672422
- 负责人:
- 金额:$ 46.71万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-08-25 至 2025-07-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AccelerationActinsAreaAtomic Force MicroscopyBindingBiochemicalBiophysical ProcessBiophysicsBloodCardiacCardiac MyocytesCardiomyopathiesCardiovascular systemCell physiologyCellsCirculationClinicalComputer ModelsCoupledCouplingCyclic AMP-Dependent Protein KinasesDataFilamentGenerationsGeneticHeartHeart failureHumanInterventionLinkMeasuresMechanicsMediatingMicrofilamentsModelingModificationMolecularMusMutationMyocardialMyosin ATPaseOrganOutputPatientsPerformancePhosphorylationPhysiologyPropertyPumpRegulationResearchSarcomeresSignal PathwaySpeedSystemTestingThickThick FilamentThin FilamentThinnessTimeTranscendTransgenic MiceTransgenic OrganismsTranslatingTranslationsVentricularVentricular FunctionWorkblood pumpcombinatorialexperimental studyheart functionhemodynamicsinnovationkinetic modelmulti-scale modelingmyosin-binding protein Cnovelpredictive modelingpressurerecruitsimulationtherapeutic targettool
项目摘要
Abstract
The capacity of the ventricles to perform work (i.e., generate power) is essential for moving blood throughout
the circulatory systems. Ventricular power is determined by the power generating capacity of the myofilaments
within the cardiac myocyte. However, the sub-cellular processes that regulate myofilament power are
incompletely understood. The overall objective of this proposal is to use biochemical, biophysical, and
transgenic tools to discern (i) thin filament and (ii) thick filament-based mechanisms that regulate power and
(iii) integrate these control mechanisms into a computational model that can predict how sarcomere-level
modifications impact hemodynamics. The two mechanistic hypotheses are (Aim 1) alterations in the functional
rigidity of thin filament regulatory units modulate cooperative recruitment of cross-bridges, which, in turn,
determines power and (Aim 2) phosphorylation of myosin binding protein- C (MyBP-C) per se increases
myofibrillar power output by three distinct biophysical mechanisms. In (Aim 3), a multi-state kinetic model of
sarcomeric power output will be generated whereby thin and thick filament dynamic properties can be
manipulated and evaluated for functional impacts to cooperativity and power. Aim 3 goes beyond the
sarcomere and uses multiscale modeling to predict how strategic manipulation of myofilament targets will
impact ventricular function and hemodynamics, which will be experimentally tested in a hypothesis-driven
manner. Multi-scale modeling will provide a new platform to interrogate biophysical modifications that produce
the largest functional effects and, thus, illuminate high-value therapeutic targets to optimize ventricular
performance in patients with genetic and adaptive cardiomyopathies.
抽象的
心室进行工作的能力(即产生能力)对于整个过程中移动血液至关重要
循环系统。心室功率取决于肌膜的发电能力
在心肌细胞中。但是,调节肌丝功率的亚细胞过程是
不完全理解。该提案的总体目的是使用生化,生物物理和
转基因工具可辨别(i)细丝和(ii)调节功率和基于厚的细丝机制
(iii)将这些控制机制集成到一个计算模型中,该模型可以预测肌节级
修饰会影响血液动力学。两个机械假设是(AIM 1)功能的改变
细丝调节单元的刚性调节跨桥的合作募集,这反过来又
确定功率和(目标2)肌球蛋白结合蛋白C(MYBP-C)的磷酸化本身增加
三种不同的生物物理机制的肌原纤维功率输出。在(AIM 3)中,一种多状态动力学模型
将生成肉瘤的功率输出,从而可以使细丝动态属性是
对合作和权力的功能影响进行了操纵和评估。 AIM 3超出了
肌节并使用多尺度建模来预测肌丝目标的战略操纵
撞击心室功能和血液动力学,将在假设驱动的实验测试
方式。多尺度建模将为询问生物物理修饰的新平台
最大的功能效应,因此阐明了高价值治疗靶标,以优化心室
患有遗传和适应性心肌病的患者的表现。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Human skeletal myopathy myosin mutations disrupt myosin head sequestration.
- DOI:10.1172/jci.insight.172322
- 发表时间:2023-11-08
- 期刊:
- 影响因子:8
- 作者:Carrington, Glenn;Hau, Abbi;Kosta, Sarah;Dugdale, Hannah F.;Muntoni, Francesco;D'Amico, Adele;Van den Bergh, Peter;Romero, Norma B.;Malfatti, Edoardo;Vilchez, Juan Jesus;Oldfors, Anders;Pajusalu, Sander;Ounap, Katrin;Giralt-Pujol, Marta;Zanoteli, Edmar;Campbell, Kenneth S.;Iwamoto, Hiroyuki;Peckham, Michelle;Ochala, Julien
- 通讯作者:Ochala, Julien
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