研究揭示心脏细丝的结构和功能

大阪大学的研究人员使用电子冷冻显微镜（CryoEM）来成像基本的心肌成分，被称为细丝，具有前所未有的分辨率。他们还发现了这些细丝通过改变它们的构象来通过心肌收缩来调节心脏跳动的机制。这项工作可能应用于开发新的药物，治疗由影响这些结构和功能的突变引起的心脏疾病。

人的心脏是一个了不起的器官，能够在不休息的情况下抽血一辈子。然而，它内部工作的许多细节仍然是未知的，部分原因是它的肌肉蛋白质在其自然形式中的确切结构很难成像。对于“细丝”-由称为肌动蛋白、肌钙蛋白和肌球蛋白的蛋白质组成的微小丝状结构-尤其如此，因为它们相互作用复杂，体积小。长期以来，人们都知道心肌收缩是由肌肉细胞内钙离子浓度的反复增减来控制的，而收缩的控制是通过这些离子结合在一起时细丝结构的变化来完成的。然而，确切的机制尚不清楚。

现在，通过使用2017年诺贝尔化学奖认定的技术CryoEM，大阪大学的研究人员揭示了这些蛋白质迄今为止的最高分辨率结构图像。传统的电子显微镜通常会损坏脆弱的生物样品，这意味着它们在身体中的固有形状无法确定。相比之下，通过冷冻技术，样品被闪光冷冻，以便蛋白质可以被成像，同时仍然在他们的天然构象。

第一作者Yurika Yamada说：“一直很难揭示细丝的整个结构，但我们成功地用cryoEM和先进的图像分析解决了它的结构。大阪团队展示了在没有钙离子的情况下，肌球蛋白进入肌动蛋白区域是如何被阻止的，这样肌球蛋白的头部就不能附着在它们上进行肌肉收缩。然而，钙离子的结合改变了细丝的构象，暴露了附着点进行收缩。

由于薄丝组分蛋白的许多突变已知会引起心脏病，包括心肌肥厚和心肌病，这些揭示的结构可以为新的药物设计提供分子和结构基础。”

资深作者Takashi Fujii和Keiichi Namba

这项研究还强调了cryoEM的力量，以揭示以前看不见的解剖细节，有可能取得尚未想象的医学突破。

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。