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心脏的谜团被解开,相关研究内容已经发表在Nature

2023.11.21

  肯塔基大学的一名研究人员解开了一个长达60年的谜团,这个谜团是关于人体最重要的器官之一:心脏。

  Kenneth S. Campbell博士是英国医学院心血管医学部的转化研究主任,他在分子水平上绘制了心脏的一个重要部分。这项名为“Cryo-EM structure of the human cardiac myosin filament”的研究于本月初在著名的《自然》杂志上在线发表。

  心脏是由数十亿个细胞组成的。每个细胞包含数千个更小的结构,称为sarcomeres肌节。这些是肌肉的组成部分。在每个部分中,有数百条肌球蛋白微丝(myosin filaments)。从微观的角度来看,如果心脏是一块大陆,Campbell和他的同事们正在研究单根头发。

  Campbell说:“每根细丝大约有2000个分子,排列在一个非常复杂的结构中,科学家们几十年来一直试图理解这一点。我们对单个分子了解很多,人们认为肌球蛋白可以排成六组,称为冠状蛋白,但除此之外就不多了。”

  Campbell解释说,论文中最有趣的发现是有三种不同类型的冠。

  “我们认为这意味着心肌可以比我们意识到的更精确地控制。我们也很高兴看到肌球蛋白结合蛋白 C1(MYBPC1)(另一种与遗传性心脏病有关的蛋白质)是如何在这个结构中存在的。它为我们提供了一个关于分子如何在心脏中排列的新水平的信息”。

  该小组与马萨诸塞大学陈医学院的研究人员合作,制作了心脏粗纤维的单粒子3D重建。这些图片为解释结构、生理和临床观察提供了一个新的框架。

  Campbell说:“这项研究让我们更好地了解了我们心脏中的分子是如何相互作用的。”

  “我们对不同类型的心力衰竭和肌病的治疗方法很感兴趣,这些疾病的心脏肌肉不能很好地工作。我们的研究是该大学正在进行的众多项目之一,旨在帮助找到更好的心脏病治疗方法。”

  研究小组从吉尔心血管生物储存库收集心脏样本,Campbell是该储存库的主任。样本是由在英国接受心血管护理的患者捐赠的,用于研究目的。

  “我们在2008年启动了吉尔心血管生物库。在英国医疗中心一位外科医生的帮助下,我们开始从器官捐赠者和接受心脏移植的患者身上收集心肌样本。”“现在我们已经建立了一个巨大的资源,大约有来自近500人的15,000个样本。

  “我们还与世界各地的研究小组分享这些样本。《自然》杂志上的这项研究就来自于其中的一项合作。”

  Campbell说:“如果你在《自然》杂志上发表了一篇论文,这意味着科学家认为这项工作对每个人都很重要,而不仅仅是专门研究该特定领域的人。这是职业生涯的一大亮点。”

  “我过去很关心数学和分子,但在听到一位心胸外科医生的朋友谈论病人之后,我意识到我可以利用我的科学技能做一些有机会帮助人们的研究。它赋予了我科学的目的。

  对于向我们捐赠样本的英国医疗保健公司的患者,我们希望他们知道他们为推动世界一流的研究做出了多大的贡献,希望能帮助其他生病的人。”

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