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Epac2 O-GlcNAcylation, a new player in high glucose-mediated cardiac calcium mishandling - 25/09/20

Doi : 10.1016/j.acvdsp.2020.03.110 
M. Samia El Hayek 1, , P. Gerbaud 1, C. Valdivia 2, F. Lefebvre 1, J. Chen 3, D. Bers 4, H. Valdivia 2, J.P. Benitah 1, A.M. Gomez 1, L. Pereira 1
1 UMR-S1180, Inserm, University Paris-Sud, Université Paris Saclay, Chatenay-Malabry, France 
2 Department of Medicine, University of Wisconsin, Madison 
3 Department of Medicine, University of California, San Diego 
4 Department of Pharmacology, University of California, Davis, CA, États-Unis 

Corresponding author.

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Résumé

Introduction

Epidemiological and preclinical studies have pointed out a correlation between hyperglycemia and increasing risk of heart failure. In cardiomyocytes, hyperglycemia has been shown to alter Ca2+ signaling via CaMKII a downstream effector of Epac2, a key player in Ca2+ mishandling. However the role of Epac2 in high-glucose (HG) mediated Ca2+ dysregulation is unclear.

Objective

To test the involvement of Epac2 in hyperglycemia-mediated cardiac Ca2+ mishandling.

Method

Ca2+ signaling was measured by confocal microscopy in Fluo-4 loaded ventricular cardiomyocytes isolated from C57BL6 and Epac2-KO mice and treated with different glucose concentrations.

Results

HG (500mg/dL) enhanced the occurrence of Ca2+ sparks and pro-arrhythmic events in WT mice but not in Epac2 KO. This increase was prevented by Epac2 pharmacological inhibition (ESI-05 10μM) (Ca2+ sparks frequency [#/s/100μm]: 1.07±0.39 for HG vs. 0.16±0.06 for normal glucose [NG, 100mg/dL], P<0.05; 0.23±0.15 for ESI-05+HG vs. NG, P=NS; 0.09±0.04 for Epac2-KO at HG vs. 0.11±0.04 at NG, P=N.S.). The Epac2-dependent alterations of Ca2+ signaling upon HG were associated to higher RyR open probability measured by single channel recording incorporated into lipid bilayers (P0=0.76±0.07 in HG vs. 0.22±0.07 in NG, P<0.01). This increase was prevented by ESI-05 or O-GlcNAcylation inhibition by diazo-5-oxonorleucine (DON), suggesting an Epac2 activation through O-GlcNAcylation under HG. This is confirmed by Epac2-based FRET biosensor activity measurements. Moreover, Co-IP experiments indicated an O-GlcNacylation of Epac2.

Conclusion

Our work shows an Epac2 O-GlcNAcylation by HG responsible for pro-arrhythmic SR Ca2+ leak in cardiomyocytes, a new mechanism that might be involved in diabetic cardiomyopathy.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

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Vol 12 - N° 2-4

P. 245 - octobre 2020 Retour au numéro
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