ACTN3: "Speed Gene"
Absztrakt:
Változat p. Az ACTN3 génben található R577X az egyik legjobban tanulmányozott és reprodukálható variáns, amely a sportteljesítményre való hajlamhoz kapcsolódik. Az e gén által kódolt α-aktinin-3 szintézisében egy idő előtti stop kodon képződése miatt ez a fehérje teljesen hiányzik a gyors izomrostok összehúzódó készülékéből, ami lassú szálakká alakul át. Ezt az elmozdulást a strukturális, metabolikus, jelátviteli szint és a kalcium-feldolgozás változása kíséri. Az α-aktinin-3 hiány sportolók teljesítményére gyakorolt hatásának tanulmányozására irányuló kutatások azt mutatták, hogy a csúcs sprinterekben és az erős sportolókban az XX genotípus szignifikánsan alacsonyabb gyakoriságot mutat, ami arra utal, hogy ez a genotípus nem alkalmas gyors és erőteljes izomösszehúzódások, ezért az ACTN3 gént "sebességgénnek" nevezték el. Ez az áttekintő cikk információt nyújt az α-aktinin-3-ról, hiányának mechanizmusáról és egyes sportjellemzők lehetséges előnyeiről vagy hátrányairól.
Kulcsszavak: ACTN3, α-aktinin-3, R577X, sportteljesítmény
* A cikk részét képező összes táblázat, grafikon és ábra a tanulmány végén található csatolt PDF fájlban található.
Bevezetés
Az emberek sportteljesítményének részben genetikai háttere van, a genetika 30% -ról 80% -ra van hatással, de olyan környezeti háttér is, mint a táplálkozás, a fizikai aktivitás, a faji hovatartozás, a nem és az életkor. Az elmúlt évtizedekben a sport területén végzett kutatások a genetikai hajlamnak a sportteljesítményre gyakorolt hatásának felderítésére összpontosítottak, ami számos különféle sporttulajdonsághoz kapcsolódó jelölt gén azonosítását eredményezte. Az egyik legjobban vizsgált és legjobban replikált variáns, amely a vázizom teljesítményéhez kapcsolódik, a p. Az R577X variáns az ACTN3 génben, az α-aktinin-3 szerkezeti izomfehérjét kódolva (1).
α-aktinin géncsalád
a-aktinin-3
Az α-aktininek lokalizációjuknak, működésüknek és magas evolúciós konzerváltságuknak köszönhetően alkalmas jelöltekké váltak az emberi izomdisztrófiákkal járó okozati mutációk azonosítására. 1996-ban North és Beggs arról számoltak be, hogy az α-aktinin-3 hiány veleszületett izomdisztrófiával társult, és hogy ez a hiány a betegek egy részében a betegség markere lehet (10). Később azonban kiderült, hogy akár másodlagos, akár független jelenség, amelynek semmi köze nincs a betegséghez. Ezt a hiányt a különböző típusú izomdisztrófiában szenvedő betegeknél is megtalálták, de kötelező elemzéssel kizárták vagy olyan betegeknél észlelték őket, akiknél ok-okozati mutációt már azonosítottak (13). Az α-aktinin-3 mint az emberi α-aktininok egyetlen családjának mutációi semmilyen patológiával nem járnak, valószínűleg kompenzálják az α-aktinin-2 hiányát. Egyetlen NM_001104.3 (ACTN3) mutációt azonosítottak benne: c.1729C> T: p. Arg577Ter (R577X. O.). Ez a citozin egyetlen nukleotidcseréje a timinnel, amely idő előtti stop kodont okoz, ami végül az α-aktinin-3 teljes hiányához vezet (14).
Ez az összetévesztés nem vezet kóros fenotípushoz, amint azt a kisebbségi X allél előfordulásának gyakorisága jelzi, körülbelül 1,5 milliárd emberről gondolják, hogy a XX genotípust hordozza. A XX-es genotípus leggyakrabban az ázsiai és a kaukázusi populációban fordul elő, ahol gyakorisága 25% és 18%, az etióp kontroll nem atlétikai populációban 12%, az afroamerikai 4%, a jamaicai 2% és csak Kenyában 1% (15,16). A nigériai populációban a XX genotípus sem a tesztelt nem atlétikai csoportban, sem az élsportolóknál nem fordult elő (15). A p.R577X genotípusok gyakoriságát grafikusan mutatjuk be a 2. ábrán. Az X allél megnövekedett gyakorisága egyes populációkban az allél pozitív kiválasztására utal az alacsonyabb környezeti hőmérsékletekhez való alkalmazkodás eredményeként, korlátozott táplálékforrásokkal (17), mivel ez a genotípus az északi területeken fordul elő leggyakrabban, ahol alacsonyabb az átlagos éves hőmérséklet és alacsony a hőmérséklet fajok sokfélesége (18). Ugyanakkor egyike azon kevés veszteségelszámolási változatoknak, amelyek pozitív szelekció révén fennmaradtak a populációban a modern emberek migrációs terjeszkedése miatt Afrikából az északi részekre 40 000–60 000 évvel ezelőtt (17).
Az α-aktinin-3 hiányos izmok változásai
A kalcium-feldolgozás mint a pozitív szelekció eszközének változásai
Az izmokban a kalcium feldolgozása a szarkoplazmatikus retikulumban (SR) történik. A vad típusú egerekhez képest az Actn3 KO egerek 3-4-szeres növekedést mutattak a kalcium felszabadulásában és újrafelvételében az SR-ben, ezek a rostok jobban ellenálltak a fáradtságnak, mivel az ismételt izomstimuláció után a kalcium felszabadulás lassabban csökken. . Az Actn3 KO egerekben az SR Ca 2+ ATPáz 1 (SERCA1) és az SR Ca 2+ pufferelő fehérjék, a kalequestrin és a szarkoumenin expressziója megnőtt. A SERCA1 csatornák túlexpressziója miatt 45 Túlzott mértékű kalciumszivárgás lép fel a Szlovák Köztársaságból, amelynek egy részét később felhasználják a mitokondriumokban, ahol növeli a mitokondriális enzimek aktivitását.
Ezeket stimulálhatja a kalcineurin is, amelyet a kalcarincin-2 gátlásából szabadított fel az a-aktinin-2 felfelé történő szabályozása. A mitokondriális enzimek fokozott aktivitása ATP termelődéséhez vezet, ami növeli az izmok fáradtsággal szembeni ellenállását. A túlzott kalciumszivárgás megköveteli a SERCA1 csatornákon keresztüli fokozott pumpálását is vissza az SR-be, a kalszesztesztin és a szarkolumin is részt vesznek ebben a transzportban az SR lumenében. Ez az újrafelvétel a SERCA1 működéséhez szükséges ATP fokozott hidrolízisét eredményezi, amely metabolikus hőt generál az izomban. Head és mtsai. (2015) azt javasolta, hogy ez a glikolitikus anyagcseréről a hatékonyabb hőtermelő aerob útra, mint melléktermékre való áttérés lehetséges magyarázat a populáció XX genotípusának pozitív szelekciójára. A modern emberek hidegebb eurázsiai éghajlatra való vándorlása során az α-aktinin-3 hiányos egyének jobban tudtak akklimatizálódni, előnyt biztosítva nekik, hogy túléljék hideg környezetben (21).
ACTN3 és a sport
A vizsgálatok kétértelmű eredményei miatt az α-aktinin-3 hiány ezen tulajdonságokra gyakorolt hatása még tisztázatlan. A gyors izomrostok mellett az a-aktinin-3 oszteoblasztokban is expresszálódik. A XX. Genotípust hordozó egyének csont ásványianyag-sűrűsége csökkent (26), ami arra utal, hogy ez a genotípus az edzés során a csontsérülésekre való hajlammal társulhat, de egyelőre semmilyen kapcsolatot nem sikerült megállapítani. Azok a korlátozások, amelyeknél a vizsgálatok eredményei nem egyértelműek, főként a tesztcsoport mérete, ha a tesztalanyok száma túl alacsony a csoportban, mindkét nem bevonása egy tesztcsoportba, valamint a kohorszok közötti különbségek, ha mindkettő képzetlen és hivatásos személyeket tesztelnek.különböző tudományterületek sportolói. Általánosságban azonban az eredmények azt sugallják, hogy a XX genotípust hordozó egyének hajlamosabbak az izomkárosodásra az excentrikus típusú gyakorlatok és a súlyokat alkalmazó állóképességi gyakorlatok során. Ezenkívül nagyobb a sérülés valószínűsége, alacsonyabb a csont ásványi sűrűsége és alacsonyabb az izomerő értéke (a különbségek áttekintése a a 2. táblázatban). Egerekben a XX. Genotípus magasabb teljesítménykapacitással járt, de ezt emberben nem erősítették meg (23,24).
Következtetés
Az ACTN3 gén publikált tanulmányaiból egyértelműen kiderül, hogy ez a polimorfizmus az erő- vagy állóképességű sporttevékenységre való hajlamon kívül számos egyéb tulajdonságot is befolyásolhat, nevezetesen a testmozgás utáni gyógyulást, az izmok, szalagok, ízületek és csontok sérülésének kockázatát, valamint az alkalmazkodást az edzéshez és a sportteljesítmény utáni gyógyuláshoz, ami azt sugallja, hogy az ACTN3 nem csupán egy "sebességgén". A genetikai hajlamára vonatkozó információk lehetővé teszik a sportoló számára, hogy személyre szabja az edzéstervet, annak intenzitását és fókuszát, és ezáltal maximalizálja teljesítményét.
IRODALOM