首张健康人类心脏“蛋白质图谱”

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。

心脏蛋白质图谱

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。

此前的研究主要集中在单细胞类型或病态心脏组织上。“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。“我们测量了所有心脏组织的蛋白质组分，但它们差别不大。此外，我们还惊讶地发现，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。”

病态与健康的差异辨别

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。

不到两天检测11000种蛋白质

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。

研究人员在精确度、可重复度以及快捷等方面改进了测量技术，结果是不到2天就能完成整个心脏区域的蛋白质检测，将原有检测速度提高了2倍。免费索取蛋白组学服务分册>>>

原文检索：
S. Doll, M. Dreßen, P. E. Geyer, D. Itzhak, C. Braun, S. Doppler, F. Meier, M.-A. Deutsch, H. Lahm, R. Lange, M. Krane, M. Mann, Region and cell-type resolved quantitative proteomic map of the human heart, Nature Communications, November 2017, DOI: 10.1038/s41467-017-01747-2