多种细胞区室中的全球蛋白质构象改变是梗阻性肥厚型心肌病的基础

《Circulation: Heart Failure》：Global Proteoform Alterations Across Multiple Cellular Compartments Underlie Obstructive Hypertrophic Cardiomyopathy

本研究通过全球顶向蛋白质组学分析，揭示晚期梗阻性心肌病（HCM）患者心肌组织中超过2000种蛋白构象的改变，发现线粒体琥珀酰化、细胞骨架及肌质网蛋白异常，并首次识别出肌原纤维-肌质网-细胞骨架间的蛋白构象交互作用，为HCM的非肌原纤维机制及靶向治疗提供新依据。

　　

摘要

背景：

肥厚型心肌病（HCM）传统上被认为是一种与肌节相关的疾病；然而，随着人们逐渐认识到肌节以外的因素也对HCM表型的多样性起着重要作用，这一观点正在发生范式转变。为了揭示这种多样性的新型决定因素和机制，创新的研究方法至关重要。自上而下的蛋白质组学技术已成为分析蛋白质变体的强大工具——这些蛋白质变量包括由基因变异、翻译后修饰以及单个基因的剪接产生的多种蛋白质产物——从而为理解HCM的疾病多样性提供了更精确的视角。然而，目前尚未研究HCM中蛋白质变体在整体层面上的变化情况。

方法：

我们对患有晚期阻塞性HCM的患者和未患病的对照组的心肌样本进行了全局自上而下的蛋白质组学分析。具体而言，利用光可裂解表面活性剂4-己基苯基偶氮磺酸盐实现了连续的蛋白质提取，从而能够从少量组织中分离出多种类型的蛋白质，包括膜蛋白。随后，通过高灵敏度的自上而下质谱技术检测并量化了不同细胞区室中的蛋白质变体。

结果：

采用这种全局自上而下的方法，我们在晚期阻塞性HCM组织中检测到了约2000种蛋白质变体，这些蛋白质存在于不同的细胞区室中，包括肌浆网、细胞骨架、线粒体和细胞核。定量分析显示，与未患病的对照组相比，HCM患者的肌节蛋白、细胞骨架蛋白、线粒体蛋白、核小体蛋白和肌浆网蛋白均发生了显著变化。值得注意的是，我们发现了肌节、肌浆网和细胞骨架之间的显著蛋白质相互作用。此外，我们还发现琥珀酰化线粒体蛋白的数量显著减少，这是晚期阻塞性HCM蛋白质特征的一个重要表现，同时核小体蛋白的乙酰化程度也明显降低。

结论：

这项研究是迄今为止对HCM蛋白质组学最全面的分析，揭示了可能影响HCM病理生理学的非肌节相关途径，并确定了潜在的治疗干预靶点。