研究揭示了在壓力衰老過程中如何改變產生健康心臟組織的遺傳信息

弗吉尼亞理工大學Carilion的Fralin生物醫(yī)學研究所的研究人員已經(jīng)揭示了在壓力和衰老過程中，身體中產生健康心臟組織的遺傳信息如何被改變，從而導致心臟猝死。

今天(5月28日，星期二)細胞報告發(fā)表的這一發(fā)現(xiàn)集中在心臟細胞之間的溝通，并允許開發(fā)靶向治療的潛力，以幫助有心律失常和心臟病發(fā)作風險的人。

由資深作者James Smyth領導，他是Fralin生物醫(yī)學研究所心臟和修復醫(yī)學研究中心的助理教授，他們專注于在衰老過程中或在壓力條件下，遺傳密碼側翼的一般被忽視的非翻譯區(qū)域變短。

微小的變化影響細胞如何讀取遺傳信息以產生蛋白質并構建重要的細胞結構，包括將心臟細胞電耦合在一起的通道，以允許協(xié)調的收縮和由此產生的有效泵血。

對生物學的典型理解曾經(jīng)像'這里的信息一樣直接，制造蛋白質。我們知道它不再那么簡單了。它實際上是動態(tài)調節(jié)的。如果單元格受到壓力，則該消息的讀取方式會有所不同。“

James Smyth，科學學院生物科學系助理教授

“使用傳統(tǒng)方法檢測壓力或衰老期間細胞中信息水平或RNA水平，你不會看到我們看到的變化，”Smyth說。“我們關注的是如何在壓力期間改變這個非翻譯區(qū)域以及它如何影響細胞如何閱讀信息。”

在應激期間，例如在缺血性心臟病或中風期間發(fā)生的缺氧條件，非翻譯區(qū)域變短，這改變了細胞如何合成編碼的蛋白質產物并限制心臟細胞中的細胞間通訊。

研究人員專注于一種名為GJA1的基因，該基因提供了制備間隙連接蛋白Connexin 43的說明。

間隙連接直接耦合相鄰細胞的內容并且對于正常心臟功能是必需的，其中它們使得能夠在導致心肌收縮的細胞之間快速且有組織地傳播電脈沖。

“我們越是認識到這些分子的，非?；镜臋C制，我們就會越來越敏銳地接受治療，”史密斯說。“通過操縱這種生物學，我們正在找出作用于DNA或RNA的下游因子。希望我們找到一個強大的角度來開發(fā)治療，例如用于精確，更安全治療的小分子。”這種電氣通信中的故障可能導致心臟中的信號變得混亂并導致可導致心臟性猝死的不規(guī)則性。

研究人員研究了心臟細胞，小鼠細胞系和老年小鼠心臟組織，他們發(fā)現(xiàn)主要的GJA1編碼蛋白增加了-這應該是心臟細胞之間更健康的條件 -但他們還觀察到增加但截短的非翻譯RNA區(qū)域，這些區(qū)域關閉了調節(jié)間隙連接形成的其他GJA1編碼蛋白的合成。

科學家還將源自人類誘導的多能干細胞的心肌細胞暴露于減少氧氣，這也顯示截短的非翻譯區(qū)域增加，這表明這是RNA的非翻譯區(qū)域對物種間保守的生理應激的常見反應。

響應也發(fā)生在各種細胞中。

“這種活動發(fā)生在癌癥，心臟和腦細胞中，”Smyth說。“當我們看到它時，我們知道這是一個強大的生物學，因為它發(fā)生在各處。”

該研究是Smyth實驗室成員和弗吉尼亞理工大學級別研究所Fralin Biomedical的其他成員四年多的最新研究成果。

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