研究揭示了在壓力衰老過程中如何改變產(chǎn)生健康心臟組織的遺傳信息

弗吉尼亞理工大學(xué)Carilion的Fralin生物醫(yī)學(xué)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(chǎn)生健康心臟組織的遺傳信息如何被改變，從而導(dǎo)致心臟猝死。

今天(5月28日，星期二)細(xì)胞報告發(fā)表的這一發(fā)現(xiàn)集中在心臟細(xì)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(fēng)險的人。

由資深作者James Smyth領(lǐng)導(dǎo)，他是Fralin生物醫(yī)學(xué)研究所心臟和修復(fù)醫(yī)學(xué)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(cè)翼的一般被忽視的非翻譯區(qū)域變短。

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

對生物學(xué)的典型理解曾經(jīng)像'這里的信息一樣直接，制造蛋白質(zhì)。我們知道它不再那么簡單了。它實際上是動態(tài)調(diào)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。“

“使用傳統(tǒng)方法檢測壓力或衰老期間細(xì)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(guān)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(xì)胞如何閱讀信息。”

在應(yīng)激期間，例如在缺血性心臟病或中風(fēng)期間發(fā)生的缺氧條件，非翻譯區(qū)域變短，這改變了細(xì)胞如何合成編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物并限制心臟細(xì)胞中的細(xì)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(xì)胞的內(nèi)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(dǎo)致心肌收縮的細(xì)胞之間快速且有組織地傳播電脈沖。

這種電氣通信中的故障可能導(dǎo)致心臟中的信號變得混亂并導(dǎo)致可導(dǎo)致心臟性猝死的不規(guī)則性。

“我們越是認(rèn)識到這些分子的，非常基本的機制，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(xué)，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。”

研究人員研究了心臟細(xì)胞，小鼠細(xì)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(yīng)該是心臟細(xì)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(guān)閉了調(diào)節(jié)間隙連接形成的其他GJA1編碼蛋白的合成。

科學(xué)家還將源自人類誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞的心肌細(xì)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?qū)ξ锓N間保守的生理應(yīng)激的常見反應(yīng)。

響應(yīng)也發(fā)生在各種細(xì)胞中。

“這種活動發(fā)生在癌癥，心臟和腦細(xì)胞中，”Smyth說。“當(dāng)我們看到它時，我們知道這是一個強大的生物學(xué)，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(xué)大學(xué)級研究所Fralin Biomedical其他人四年多工作的最新成果。

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