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        研究揭示心臟細(xì)絲的結(jié)構(gòu)和功能
        
			
        
				2020-01-13 10:37:27
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        大阪大學(xué)的研究人員使用電子冷凍顯微鏡（CryoEM）來成像基本的心肌成分，被稱為細(xì)絲，具有前所未有的分辨率。他們還發(fā)現(xiàn)了這些細(xì)絲通過改變它們的構(gòu)象來通過心肌收縮來調(diào)節(jié)心臟跳動(dòng)的機(jī)制。這項(xiàng)工作可能應(yīng)用于開發(fā)新的藥物，治療由影響這些結(jié)構(gòu)和功能的突變引起的心臟疾病。
        人的心臟是一個(gè)了不起的器官，能夠在不休息的情況下抽血一輩子。然而，它內(nèi)部工作的許多細(xì)節(jié)仍然是未知的，部分原因是它的肌肉蛋白質(zhì)在其自然形式中的確切結(jié)構(gòu)很難成像。對(duì)于“細(xì)絲”-由稱為肌動(dòng)蛋白、肌鈣蛋白和肌球蛋白的蛋白質(zhì)組成的微小絲狀結(jié)構(gòu)-尤其如此，因?yàn)樗鼈兿嗷プ饔脧?fù)雜，體積小。長(zhǎng)期以來，人們都知道心肌收縮是由肌肉細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的反復(fù)增減來控制的，而收縮的控制是通過這些離子結(jié)合在一起時(shí)細(xì)絲結(jié)構(gòu)的變化來完成的。然而，確切的機(jī)制尚不清楚。
        現(xiàn)在，通過使用2017年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?wù)J定的技術(shù)CryoEM，大阪大學(xué)的研究人員揭示了這些蛋白質(zhì)迄今為止的最高分辨率結(jié)構(gòu)圖像。傳統(tǒng)的電子顯微鏡通常會(huì)損壞脆弱的生物樣品，這意味著它們?cè)谏眢w中的固有形狀無法確定。相比之下，通過冷凍技術(shù)，樣品被閃光冷凍，以便蛋白質(zhì)可以被成像，同時(shí)仍然在他們的天然構(gòu)象。
        第一作者Yurika Yamada說：“一直很難揭示細(xì)絲的整個(gè)結(jié)構(gòu)，但我們成功地用cryoEM和先進(jìn)的圖像分析解決了它的結(jié)構(gòu)。大阪團(tuán)隊(duì)展示了在沒有鈣離子的情況下，肌球蛋白進(jìn)入肌動(dòng)蛋白區(qū)域是如何被阻止的，這樣肌球蛋白的頭部就不能附著在它們上進(jìn)行肌肉收縮。然而，鈣離子的結(jié)合改變了細(xì)絲的構(gòu)象，暴露了附著點(diǎn)進(jìn)行收縮。
        由于薄絲組分蛋白的許多突變已知會(huì)引起心臟病，包括心肌肥厚和心肌病，這些揭示的結(jié)構(gòu)可以為新的藥物設(shè)計(jì)提供分子和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。”
        資深作者Takashi Fujii和Keiichi Namba
        這項(xiàng)研究還強(qiáng)調(diào)了cryoEM的力量，以揭示以前看不見的解剖細(xì)節(jié)，有可能取得尚未想象的醫(yī)學(xué)突破。
        			

			
          
        
			
        
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