最新研究成果对肥厚型心肌病理解实现新飞跃

2021-10-13 17:24:34 来源:
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肥厚型脑干病 (HCM) 是所有遗传性肺部病当中最常见的一种,是随之而来心源性猝死的主要主因。它的在结构上是脑干出现异常增生,随着时长的不长不会随之而来肺部失调,并事与愿违随之而来中风。

一篇发表在美国国家科学院维氏( PNAS ) 上论文所述了一项复杂的长期研究指导结果,这项研究指导使人们对等位基因基因如何在细胞不会低水平上发挥作用随之而来HCM有了更进一步知晓到,并为如何预防它获取了更进一步视角。

在这项论文当中,创作者解释说道,目前已经挖掘出了一千多个随之而来HCM的等位基因基因。其当中大多数发挥作用于UTF-肌节抗原的等位基因当中,肌节抗原是是负责激发和恒定膨胀和分心的脑干结构块。将近三分之一的基因位于 β 脑干肌球抗原,这是马达肺部细胞不会膨胀的主要核酸。将近三分之一的基因位于β脑干素,即马达肺部细胞不会膨胀的主要核酸。脑干以及我们身体当中的每小块身体的膨胀是由革新运动抗原肌球抗原沿着细胞内水分子肽键 "负重 "的处理过程激发的,这一处理过程被被称作横桥反转。在此处理过程当中,ATP 基本的机械能升华为机械能,事与愿违随之而来肺部膨胀。

在膨胀之后,交织在一起的双股肌球抗原水分子的一条股的一腿部紧贴着细胞内水分子。当被被称作生物系统的“光子货币”的ATP水分子与肌球抗原一腿部联结时,身体膨胀开始。肌球抗原一头和附着的ATP随后与细胞内裂解,启动ATP的脱水,从而升华为ADP和一个羟基基团。这一处理过程扣留出光子,将肌球抗原“锁死”为高能平衡状态,并改变肌球抗原的菱形,使其准备好沿着细胞内乌龟。此时,氟化物从肌球抗原当中放出,使肌球抗原推动细胞内并扣留氟化物,这随之而来肌球抗原跑到下一条细胞内肽键上并膨胀身体。所有这些,涉及数百万一头肌球抗原在细胞内上负重的步骤,需要几微秒才能完成,必需以适当的速率遭遇,以保有肺部健康。

由于HCM经常出那时候有β脑干抗原基因的症状身上,因此有人假设HCM基因不会随之而来一连串的事件,事与愿违平庸为对肺部本身的损害。这项研究指导对这一观点进行了验证试,重点摆在单个基因 P710R 上,它相当大地降低了肾脏革新运动速率——肌球抗原离合器在细胞内上负重的速率,而其他MYH7基因则随之而来了革新运动速率的减小。

该重大项目的首要研究指导疑问是知晓与症状肺部病相关的基因如何在细胞不会低水平上改变肺部功能。

该一个团队应用于 CRISPR 技术通过将 P710R 基因放入其当中来主编人类诱导的多能干细胞不会脑干细胞不会(负责肺部膨胀的细胞不会)。这种纯粹的、无基因的细胞不会系获取了一个完美的基准,可以与细胞不会进行比较,非常精确地注意到P710R基因的制约。例如,研究指导一个团队那时候正在测试完全相同遗传背景下与肺部病相关的完全相同基因的制约。

研究指导人员表示,可以有 10 参与者在这种核酸当中较强完全相同的等位基因基因,他们显然较强完全相同程度的临床意义,因为他们等位基因组的大体上是完全相同的;这就是使我们带进个体的主因。这些可帮助我们监测等位基因基因的结果是什么。通过比较完全相同基因的制约,可以开始重构这些变化如何随之而来 HCM。它使我们并能貌似细胞不会如何以及为什么适应以这种方式基因,并获取数据并将其与肺部壁的厚度和下游遭遇的所有其他事联系起来。

这项研究指导始于近 15 以前,那时候,CRISPR技术使研究指导人员并能设计出表达与肺部性疾病有关的特定基因的细胞不会,然后评估水分子和功能变化,以确认已在HCM症状身上挖掘出的个别基因的细胞不会制约。这些研究指导将从的系统上知晓个别基因在水分子低水平上如何升华为症状的HCM。

在该重大项目当中,一旦替换成基因,研究指导一个团队对细胞不会进行检测,应用于牵引力显微镜,这种检测可以同时观察跳动的细胞不会和它激发的力。他们应用于光阱在水分子低水平上对完全相同的基因核酸进行了单独的研究指导,在该衣橱当中,当肌球抗原一头沿着肌球抗原负重时,施加光压以精确遏制夹在珠子之间的肌球抗原 "哑铃 "的位置和力量,从而测量肌球抗原的动力反转。该测出表明,P710R基因降低了肌球抗原革新运动的归一化和肌球抗原与细胞内裂解的速率。

这些观察结果随后与肌球抗原离合器如何在细胞不会当中耦合以激发力的近似值模型进行了比较。结果证实了被被称作肌球抗原的 "激级分心平衡状态 "的恒定的关键作用。正如研究指导人员解释的那样,肌球抗原一头花费大量时长东南面激松弛平衡状态,指的是它与细胞内强酸的平衡状态下。任何改变肌球抗原离合器与细胞内联结的时长或高强度的基因或抗生素都不会改变细胞不会力激发和改变马达重塑和生长或纤细的下游信号事件。

建模预测 P710R 诱导的 SRX/DRX 反转调制对于以致于膨胀至关重要。

本研究指导当中挖掘出P710R基因不会破坏激分心平衡状态。结果,在携带基因的细胞不会当中,更多的肌球抗原一头与细胞内联结,这解释了在这些细胞不会当中观察到的力量减小。

研究指导一个团队表示,在如此为广泛的多学科共同开发当中跨这些实验室和这些专业知识指导,并注意到水分子测量和近似值,以及细胞不会衍生的测量,使其并能进行等位基因工程和剖析单个基因,直接测试特定基因如何替换成随之而来 HCM 的变化,随后可以开始开发模型并确认下一代抗生素疗法。我们不只是识别症状,而是可以研究指导失调的坚实的系统,然后在它变成性疾病之后在细胞不会低水平上克服这些疑问。

参考资料:

Alison Schroer Vander Roest, Chao Liu, Makenna M. Morck, Kristina Bezold Kooiker, Gwanghyun Jung, Dan Song, Aminah Dawood, Arnav Jhingran, Gaspard Pardon, Sara Ranjbarvaziri, Giovanni Fajardo, Mingming Zhao, Kenneth S. Campbell, Beth L. Pruitt, James A. Spudich, Kathleen M. Ruppel, Daniel Bernstein.Hypertrophic cardiomyopathy β-cardiac myosin mutation (P710R) leads to hypercontractility by disrupting super relaxed state.Proceedings of the National Academy of Sciences Jun 2021, 118 (24) e2025030118; DOI: 10.1073/pnas.2025030118

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