由Norbert Hübner教授研究小組領(lǐng)導(dǎo)的一支研究團隊觀察正在工作的人類心臟細胞“蛋白質(zhì)工廠”時，驚訝地發(fā)現(xiàn)了一個未知的小蛋白，而且它對未來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)角度來看，我們對這個為全身每個細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失靈。

現(xiàn)在，發(fā)表在科學(xué)雜志《Cell》上的一項研究對這個最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)的一個由56名研究人員組成的國際小組檢查了健康人和心臟病患者心臟細胞中的核糖體所產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。結(jié)果令人驚訝——新發(fā)現(xiàn)了大量以前完全未知的迷你蛋白質(zhì)。

DNA包含的藍圖比以前想象的要多得多

儲存在每個細胞核中的DNA包含了人體內(nèi)產(chǎn)生的所有蛋白質(zhì)的藍圖。蛋白質(zhì)的產(chǎn)生是兩步過程：轉(zhuǎn)錄和翻譯。第一步，DNA片段的拷貝以信使RNA（mRNAs）的形式產(chǎn)生，然后離開細胞核。第二步，核糖體利用細胞中游離的單個氨基酸來產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì)。盡管我們對轉(zhuǎn)錄的科學(xué)研究比較多，但對翻譯過程的了解卻相對較少。

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）的相對較新技術(shù)，我們現(xiàn)在已經(jīng)能夠首次確定不僅是孤立細胞中的，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令人驚訝的發(fā)現(xiàn)是，許多微蛋白質(zhì)是由不被認為具有編碼特性的RNA編碼的，也就是說，過去它們不曾被認為攜帶構(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，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，我們對這個結(jié)果特別感興趣。”

為了檢測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時刻接受心臟移植，它是由titin基因突變引起的，titin基因是人類心臟中最大和最重要的蛋白質(zhì)。該基因突變的結(jié)果是，在線粒體中產(chǎn)生一個停止信號，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)觀察到核糖體有時可以簡單地忽略這個停止信號，不受titin產(chǎn)生的影響，”研究人員說。“現(xiàn)在的目標是找出這種情況發(fā)生的條件，”van Heesch解釋道。“這可能取決于基因突變在mRNA上的位置，但也可能是一個因素的結(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)在進化上似乎相當(dāng)年輕。例如，我們在老鼠的心臟里找不到它們。”他聲稱“這些物質(zhì)提供了進一步的證據(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，或者作為未來治療的目標結(jié)構(gòu)，能在治療心臟能量代謝紊亂方面比以往更有效。