The effect of methylglyoxal in the regulation of connexin43 in cardiomyoblast cells

Abstract

As doenças cardiovasculares são uma das complicações mais frequentes e fatais da Diabetes Mellitus. Diabetes e hiperglicémia podem levar à acumulação de metilglioxal, um composto capaz de se associar e modificar a função de várias proteínas e levando a uma desregulação celular e consequentemente a uma destruição de determinados tecidos como o tecido cardíaco. Estas modificações, tais como SUMOilação e ubiquitinação, são responsáveis pela regulação de várias proteínas, nomeadamente da conexina43 que é o principal constituinte dos canais intercelulares - gap junctions. As gap junctions assumem uma função importante no coração, pois asseguram a propagação do impulso eléctrico e sincronização do miocárdio. Posto isto, as gap junctions e mais especificamente a conexina43 necessitam de ser cuidadosamente reguladas, por várias modificações pós-tradução, nomeadamente por SUMOilação e ubiquitinação.Com o intuito de explorar os efeitos da hiperglicémia nas modificações pós-tradução da conexina43 em células cardíacas, trataram-se cardiomioblastos H9c2 com diferentes concentrações de metilglioxal. O metilglioxal cria um ambiente semelhante ao diabético e os níveis de conexina43, ubiquitina, SUMO-1 e SUMO-2 foram analisados por western blot e imunofluorescência. Estes resultados evidenciaram que o metilglioxal induz alterações nos níveis de conexina43 e nos níveis totais de SUMOilação e ubiquitinação. Também se realizaram imunoprecipitações contra a conexina43 e observou-se que os tratamentos com metilglioxal podem provocar alterações na conexina43 modificada por SUMO-2 e ubiquitina. Estes resultados sugerem que, no nosso modelo de células cardíacas, a diabetes pode causar alterações na regulação da conexina43 por ubiquitinação e SUMOilação. Isto pode, por sua vez, prejudicar a comunicação intercelular entre células cardíacas e consequentemente deteriorar a função cardíaca.Assim, este estudo tem como objectivo esclarecer os efeitos de um ambiente semelhante ao da diabetes nos mecanismos que envolvem as modificações pós-tradução da conexina43 realizadas pela SUMOilação e ubiquitinação. No futuro, estas modificações da conexina43 poderão surgir como potenciais alvos terapêuticos da diabetes.

Cardiovascular diseases (CVDs) are one of the most frequent and fatal complications of Diabetes Mellitus (DM). Diabetes and hyperglycemia can lead to the accumulation of methylglyoxal (MGO), which has been associated to alterations of several proteins and impairment of cell and tissues including the heart. Protein modifications, such as SUMOylation and ubiquitination, are responsible for the regulation of several proteins, namely connexin43 (Cx43) which is the main component of gap junctions (GJs). GJs play an important role in heart function as they assure the propagation of the electrical impulse and myocardium synchronization. Hence GJs, and more specifically Cx43, need to be carefully regulated, among others, by SUMOylation and ubiquitination.For the purpose of exploring the effects of hyperglycemia in post-translational modifications of Cx43 in cardiac cells, cardiomyoblasts H9c2 cells were treated with different concentrations of MGO to create a diabetes-like setting. The results, obtained by western blot and immunostaining, showed that MGO induced alterations on global levels of Cx43, SUMOylation and ubiquitination. Immunoprecipitations against Cx43 were also performed and it was observed that MGO can induce alterations on modifications of Cx43 by SUMO-2 and ubiquitin. This suggests that in our model of cardiac cells, a diabetic state can cause alterations on the regulation of Cx43, with subsequent impairment on cardiac intercellular communication and thus the normal heart function.Therefore, this study aimed to shed light on the effects of a diabetes-like setting on the mechanisms involving regulation of Cx43 carried out by the post translational modifications, SUMOylation and ubiquitination. In the future, these mechanisms may serve as potential therapeutic targets of diabetes.