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首张健康人类心脏“蛋白质图谱”绘制成功

发布时间:2017-12-08

维持心脏终身跳动约20亿次的是心脏中超1万种蛋白质的共同努力。德国心脏中心和Max Planck生化研究所(MPIB)的研究人员在《Nature Communications》发表文章,编绘了第一张健康人类心脏地图,亦被称为心脏蛋白质组学(cardiac proteome)。 

蛋白质是细胞的分子机器,由DNA储存密码制造,发生在DNA或蛋白质水平上的变化很可能导致疾病,分子层次的改变被认为是心脏病的根本原因,所以准确地知道蛋白质的种类、分布和功能对心脏研究十分重要。

科学家们确定了心脏所有区域的蛋白质信息,如心脏瓣膜、心脏腔和主要血管。此外,他们还研究了三种不同类型心脏细胞的蛋白质组成:心脏成纤维细胞、平滑肌细胞和内皮细胞。通过质谱分析,他们总共发现了近11000种不同蛋白。“这有两个问题,”文章一作MPIB的Sophia Doll说。“第一,研究结果无法给出心脏所有区域和组织的全貌;第二,缺乏健康心脏数据。我们的研究消除了这两个问题,给以后的研究提供了参考。”

“从这张人类心脏蛋白质图谱中,我们发现所有健康心脏都以非常相似的方式工作,”Sophia Doll说。“尽管左右心脏功能截然不同:右半部分输送缺氧血液,左半部分输送富氧血液,但它们的蛋白质构成却极为相似。”

为了测试健康心脏数据是否可以指导疾病检测,研究人员比较了心房颤动患者心脏蛋白质组。结果找到了该疾病病因的初步线索:患病的心脏组织中负责向细胞提供能量的蛋白质与正常心脏不同。

另一个有趣的发现是:尽管所有患者的能量代谢相关蛋白都发生了改变,但个体间变化有所不同。这些发现提示我们,个性化医疗的重要程度。“尽管所有患者都有相似症状,但数据告诉我们,每个病例都存在不同的分子功能障碍,我们需要学习如何认识和对待心脏药物的个体差异,”德国心脏中心心血管外科副主任Markus Krane博士说。

Markus Krane博士和心血管外科的同事从60例心脏手术和法医样品中收集了超过150种组织样本。利用精细的细胞培养方法,他们从中提取各类细胞。大量心脏样本是心脏区域精细化研究的一个关键因素。MPIB蛋白质组学和信号转导组组长Matthias Mann教授和他的团队对所有样品进行了广泛的质谱检测。质谱和样品处理技术进步,为个性化医疗开辟了道路。

(信息来源:生物通)