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在心脏中识别出数百种微蛋白

由NorbertHübner教授的MDC研究小组领导的一个小组观察了人类心脏细胞的“蛋白质工厂”的作用,这是第一次检查整个组织。在Cell发表的一篇文章中,该小组揭示了他们惊人的发现以及它们对未来心脏病治疗的可能性。

人的心里有许多秘密。而不仅仅是一种形象化的情感意义;同样从理性,科学的角度来看,我们对于为我们身体的每个细胞提供氧气的肌肉器官的功能知之甚少 - 以及为什么它有时不能达到预期的效果。

发表在科学杂志“细胞”上的一项研究现在对这个最重要的器官有了更多的了解。由MDC领导的一个由56名研究人员组成的国际团队检查了核糖体 - 我们身体的细胞蛋白工厂 - 在健康人和心脏病患者的心脏细胞中产生的蛋白质。结果令人惊讶,包括发现了大量以前完全未知的迷你蛋白。

这项工作涉及柏林的科学家,包括来自MDC和Charité的几个团体,以及来自Bad Oeynhausen,Göttingen,Hamburg,Münster,澳大利亚,英国,日本,荷兰,新加坡和美国的研究人员。

DNA含有比以前想象的更多的蓝图

“这些蛋白质似乎在进化上非常年轻。例如,我们无法在小鼠心脏中找到它们。”-Dr。Sebastiaan van Heesch

存储在每个细胞核中的DNA含有体内产生的所有蛋白质的蓝图。蛋白质的产生是一个两步过程:转录和翻译。在第一步中,DNA片段的拷贝以信使RNA(mRNA)的形式产生,然后离开细胞核。在第二步中,核糖体使用在细胞中游动的单个氨基酸来产生相应的蛋白质。虽然对转录进行了大量的科学研究,但对翻译过程的了解相对较少。

“借助一种称为核糖体分析或Ribo-Seq的相对较新的技术,我们现在能够首次确定不仅在分离的细胞中,而且在完整的人类心脏组织中,核糖体迁移的mRNA位点“本研究的主要作者,NorbertHübner教授的心血管疾病遗传学和基因组学成员,Sebastiaan van Heesch博士解释说。“使用特殊算法,我们可以计算出翻译过程中心脏中产生的蛋白质。”

研究人员利用这种技术发现了一系列微小的,以前未知的蛋白质。van Heesch和团队发现的另一个令人惊讶的发现是,许多微蛋白是由不被认为具有编码特性的RNA编码的 - 即,没有被认为含有构建蛋白质的说明。

大多数迷你蛋白用于能量生产

使用特殊的显微技术,科学家们随后能够观察到,一旦产生,超过一半的这些微蛋白迁移到线粒体 - 我们细胞的能量发电站。“这意味着它们显然被用于心脏的能量生产过程,”NorbertHübner说。“由于许多心脏疾病是由能量代谢缺陷引起的,我们对这一结果特别感兴趣。”

为了检测患病和健康心脏的翻译(形成蛋白质的总体)之间可能存在的差异,科学家们检查了65例扩张型心肌病(DCM)患者的组织样本 - 心肌扩大的情况。在预定的心脏手术期间通过活组织检查从患者取样。使用15个健康心脏的组织进行比较。

DCM需要许多患者在其生命的某个阶段进行心脏移植,这是由于肌动蛋白基因突变 - 人类心脏中最大和最重要的蛋白质。“由于这种基因突变,在mRNA中产生了一个停止信号,告诉核糖体在完成滴定之前完成它们的工作,”van Heesch解释道。然而,并非所有在DNA中携带这种突变的人都会发生DCM。

即将出现心脏病的新方法

Van Heesch和他的同事正在调查他们发现背后的原因。“我们观察到,核糖体有时可以简单地忽略这种停止信号,并继续阻止细胞因子的产生,”研究人员说。他解释说,现在的目标是找出发生这种情况的情况。Van Heesch解释说,这可能是由于基因突变在mRNA上的位置,但它也可能是一旦被确定可以治疗的因素的结果。

van Heesch与他的同事们一起希望更密切地研究新发现的微蛋白的作用。“这些蛋白质似乎在进化上相当年轻,”他说。“例如,我们无法在鼠标心脏中找到它们。”因此,这些物质提供了进一步证据,证明了人类心脏的特殊性。此外,科学家希望他有一天能够将这些蛋白质用于心脏病的诊断,或作为未来治疗的目标结构,在治疗心脏能量代谢的中断方面比以往更有效。

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