由Norbert Hübner教授研究小組領(lǐng)導(dǎo)的一支研究團(tuán)隊(duì)觀察正在工作的人類心臟細(xì)胞“蛋白質(zhì)工廠”時(shí)，驚訝地發(fā)現(xiàn)了一個(gè)未知的小蛋白，而且它對(duì)未來(lái)心臟病治療具有潛在意義。文章發(fā)表在《Cell》雜志。
人心容納著許多秘密。不僅是在形象的、情感意義上，從理性的、科學(xué)角度來(lái)看，我們對(duì)這個(gè)為全身每個(gè)細(xì)胞提供氧氣功能的肌肉器官知之甚少，也不知道它為什么有時(shí)失靈。
現(xiàn)在，發(fā)表在科學(xué)雜志《Cell》上的一項(xiàng)研究對(duì)這個(gè)重要的器官有了更多的了解。由MAX DELBRÜCK分子醫(yī)學(xué)中心（MDC）領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)由56名研究人員組成的小組檢查了健康人和心臟病患者心臟細(xì)胞中的核糖體所產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。結(jié)果令人驚訝——新發(fā)現(xiàn)了大量以前*未知的迷你蛋白質(zhì)。
DNA包含的藍(lán)圖比以前想象的要多得多
儲(chǔ)存在每個(gè)細(xì)胞核中的DNA包含了人體內(nèi)產(chǎn)生的所有蛋白質(zhì)的藍(lán)圖。蛋白質(zhì)的產(chǎn)生是兩步過程：轉(zhuǎn)錄和翻譯。步，DNA片段的拷貝以信使RNA（mRNAs）的形式產(chǎn)生，然后離開細(xì)胞核。第二步，核糖體利用細(xì)胞中游離的單個(gè)氨基酸來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì)。盡管我們對(duì)轉(zhuǎn)錄的科學(xué)研究比較多，但對(duì)翻譯過程的了解卻相對(duì)較少。
MDC心血管疾病組、該研究的主要作者Sebastiaan van Heesch博士解釋說：“借助一種被稱為核糖體分析（Ribo-Seq）的相對(duì)較新技術(shù)，我們現(xiàn)在已經(jīng)能夠確定不僅是孤立細(xì)胞中的，而且是完整的人類心臟組織中，遷移到核糖體的mRNA。然后利用特殊算法，我們可以計(jì)算出在翻譯過程中，心臟中產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。”
利用這種策略，研究人員發(fā)現(xiàn)了一系列以前未知的微型蛋白質(zhì)。van Heesch和研究小組的另一個(gè)令人驚訝的發(fā)現(xiàn)是，許多微蛋白質(zhì)是由不被認(rèn)為具有編碼特性的RNA編碼的，也就是說，過去它們不曾被認(rèn)為攜帶構(gòu)建蛋白質(zhì)的指令。
大多數(shù)迷你蛋白質(zhì)被用來(lái)生產(chǎn)能量
利用特殊的顯微技術(shù)，科學(xué)家們隨后觀察到，一旦被生產(chǎn)出來(lái)，超過一半的這些迷你蛋白遷移到線粒體中。“意味著它們顯然被用于了心臟的能量生產(chǎn)過程。由于許多心臟病都是由能量代謝不良引起的，我們對(duì)這個(gè)結(jié)果特別感興趣。”
為了檢測(cè)疾病心臟和健康心臟的翻譯本（反應(yīng)形成的蛋白質(zhì)總量）之間的可能差異，科學(xué)家們檢查了65名擴(kuò)張型心肌病（DCM）患者的組織樣本。在預(yù)定的心臟手術(shù)期間，通過活檢從患者身上提取樣本，以及15例健康心臟組織。
“DCM患者需要在生命中的某個(gè)時(shí)刻接受心臟移植，它是由titin基因突變引起的，titin基因是人類心臟中大和重要的蛋白質(zhì)。該基因突變的結(jié)果是，在線粒體中產(chǎn)生一個(gè)停止信號(hào)，告訴核糖體在完成titin之前停止工作，”van Heesch解釋說。“然而，并非所有攜帶這種基因突變的人都會(huì)發(fā)展成DCM。”
治療心臟病
van Heesch和他的同事們現(xiàn)在正在調(diào)查背后的原因。“我們已經(jīng)觀察到核糖體有時(shí)可以簡(jiǎn)單地忽略這個(gè)停止信號(hào)，不受titin產(chǎn)生的影響，”研究人員說。“現(xiàn)在的目標(biāo)是找出這種情況發(fā)生的條件，”van Heesch解釋道。“這可能取決于基因突變?cè)趍RNA上的位置，但也可能是一個(gè)因素的結(jié)果，一旦確定，將扭轉(zhuǎn)現(xiàn)有的治療困境。”
van Heesch和他的同事們還希望更密切地研究新發(fā)現(xiàn)的微結(jié)構(gòu)的作用。“這些蛋白質(zhì)在進(jìn)化上似乎相當(dāng)年輕。例如，我們?cè)诶鲜蟮男呐K里找不到它們。”他聲稱“這些物質(zhì)提供了進(jìn)一步的證據(jù)，證明人類的心臟有多么特殊。”此外，科學(xué)家希望有朝一日能夠利用這些蛋白質(zhì)診斷心臟病，或者作為未來(lái)治療的目標(biāo)結(jié)構(gòu)，能在治療心臟能量代謝紊亂方面比以往更有效。
