研究人员瞄准先天性心脏病背后的蛋白质途径

　　

   

   

图片:惠特尼·爱德华兹博士

来源:北卡罗来纳大学麦卡利斯特心脏研究所

北卡罗来纳大学医学院、北卡罗来纳大学McAllister心脏研究所和北卡罗来纳大学Lineberger综合癌症中心的研究人员在胚胎心脏发育的八个关键阶段描述了数千种心脏蛋白的表达。

这项研究发表在《发育细胞》杂志上，将为科学家们提供急需的信息，以确定先天性心脏病(CHD)的生物学原因。

“我们现在有了一个基础数据集，可以显示蛋白质动力学在正常心脏发育过程中是如何变化的，”第一作者、北卡罗来纳大学细胞生物学和生理学助理教授惠特尼·爱德华兹博士说。“研究人员可以以此为蓝本，找出导致先天性心脏病的特定途径或蛋白质。”

人类心脏的形成

人类心脏的发育是一个非常复杂的过程。先天性心脏病(CHD)是最常见的先天性疾病之一，当一个人出生时心脏或其大血管有一个或多个结构性缺陷时就会发生。虽然有些类型的冠心病是轻微的，但其他更复杂的缺陷会导致危及生命的并发症。

历史上，对导致心脏发育正常和异常的原因的研究主要集中在基因组学和基因表达上。但是，直接评估心脏蛋白质的努力要少得多。虽然基因包含制造蛋白质所需的指令，但许多因素可能导致基因和蛋白质表达之间的差异。

为了了解心脏发育和冠心病的潜在过程，研究基因组和蛋白质组是至关重要的，蛋白质组是特定类型细胞或生物体中表达的一组蛋白质。

测量蛋白质动力学

用于描述发育中的小鼠心脏中蛋白质丰度的实验设计和分析的图形摘要。原理图由Biorender.com创建

在这项研究中，Edwards及其同事利用了一种被称为多重定量蛋白质组学的技术，这是一种创新的蛋白质标记技术，使他们能够从相对少量的心脏组织中识别和测量大量蛋白质的丰度。

利用这种方法，他们测量了7313种心脏蛋白的表达，并确定大约3799种蛋白在心脏发育过程中表现出表达差异。他们的发现现在可以用来确定在心脏发育的特定阶段，特定的蛋白质和分子途径何时活跃。

甲羟戊酸途径

令人惊讶的是，对心脏蛋白质组的分析显示，甲羟戊酸途径(一种重要的代谢途径)中的蛋白质在心脏发育的中途高度表达。这一途径产生许多重要的生物分子，如胆固醇、类异戊二烯和维生素K。

通过深入分析，研究人员确定甲羟戊酸途径调节胚胎心脏细胞循环和关键信号分子。他们现在认为，这一途径控制着细胞的分裂能力，因此，可能对心脏发育的整体生长至关重要。

爱德华兹和他的同事们还发现甲羟戊酸途径与一种叫做Yap的特殊信号蛋白密切相关，这种蛋白在心脏发育、体内平衡和再生的功能和调节中发挥着极其重要的作用。

爱德华兹的实验室现在专注于将他们的蛋白质组学数据集与人类遗传学数据相结合，以确定导致冠心病的新靶点。

文章标题

Quantitative proteomic profiling identifies global protein network dynamics in murine embryonic heart development