自1960年代以來(lái),科學(xué)家就知道修改的特定分子發(fā)生在肌肉,特別是在運(yùn)動(dòng)。什么是科學(xué)家們并不知道如何修改,甚至是為什么。現(xiàn)在,在一個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn),從看似不相關(guān)的工作病毒感染斯坦福大學(xué)的一組科學(xué)家發(fā)現(xiàn),不僅修改如何發(fā)生——這是通過(guò)一種叫做SETD3——但發(fā)現(xiàn)酶的酶可能幫助協(xié)調(diào)由分娩時(shí)子宮肌肉收縮。更廣泛地說(shuō),SETD3也可能是一個(gè)迄今為止未實(shí)現(xiàn)一系列人類(lèi)肌肉組織疾病的因素。

肌肉細(xì)胞涉及的修改肌動(dòng)蛋白,這部分占合同內(nèi)肌肉的纖維。肌動(dòng)蛋白裝飾有一個(gè)分子,稱(chēng)為甲基,被稱(chēng)為分子在特定的位置組氨酸是發(fā)現(xiàn)。因?yàn)檫@個(gè)活動(dòng)——轉(zhuǎn)移甲基組氨酸-新發(fā)現(xiàn)SETD3是所謂的組氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶。

直到現(xiàn)在,還沒(méi)有人發(fā)現(xiàn)了一個(gè)組氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶在人類(lèi)或其他動(dòng)物。這項(xiàng)研究表明,甲基化加速形成新的細(xì)胞內(nèi)肌動(dòng)蛋白絲,啟動(dòng)下彎曲時(shí)更大的力量。

“組氨酸甲基化在這項(xiàng)研究中我們發(fā)現(xiàn)了似乎是一個(gè)更常見(jiàn)的方式調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)比先前贊賞,“位聯(lián)席作者亞歷克斯•威爾金森說(shuō)實(shí)驗(yàn)室的博士后學(xué)者或Gozani,莫里斯Herzstein博士教授生物學(xué)。這項(xiàng)研究發(fā)表在12月10日《自然》雜志上。

“總的來(lái)說(shuō),有很多“第一次”在這項(xiàng)研究中,“Gozani說(shuō),該研究的共同作者。“我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)first-in-class酶,第一個(gè)函數(shù)為組氨酸甲基化在動(dòng)物或植物,解決了一個(gè)50歲的神秘通過(guò)確定肌動(dòng)蛋白組氨酸甲基化的功能,提出一種新的領(lǐng)域,可能會(huì)影響人類(lèi)健康。”

研究位聯(lián)席作者喬納森•Diep斯坦福大學(xué)的一個(gè)研究生在實(shí)驗(yàn)室微生物學(xué)和免疫學(xué)副教授Jan Carette指出可能存在其他組氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶隱藏在我們的眼皮底下。“甲基轉(zhuǎn)移酶的發(fā)現(xiàn)一個(gè)全新的類(lèi)可能會(huì)產(chǎn)生重大的影響在擴(kuò)大我們的細(xì)胞的藥物開(kāi)發(fā)目標(biāo),“Diep說(shuō)。

幸運(yùn)的發(fā)現(xiàn)

真相SETD3函數(shù)可能仍然是一個(gè)秘密的另一個(gè)半個(gè)世紀(jì)Carette的實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有調(diào)查病毒感染時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)的酶。了解酶的活動(dòng)在正常動(dòng)物生理學(xué),Carette Gozani伸出,一個(gè)國(guó)際專(zhuān)家在甲基轉(zhuǎn)移酶,碰巧幾個(gè)建筑工作。盡管他們的專(zhuān)長(zhǎng),Gozani集團(tuán)最初無(wú)法使正面或反面的晦澀的生物分子。“我們都被這種酶是知之甚少,“Carette說(shuō)。

SETD3特征,找出其功能,威爾金森,Diep和他們的同事在實(shí)驗(yàn)室小東程菲的斯坦福大學(xué)和德克薩斯大學(xué)MD安德森癌癥中心進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)和測(cè)量。其中包括測(cè)量它的質(zhì)量,測(cè)試對(duì)肌動(dòng)蛋白的生物活性,以及其他分子,結(jié)晶酶觀察它的結(jié)構(gòu)。

威爾金森最終把拼圖塊放在一起,推導(dǎo)SETD3不僅僅是任何甲基轉(zhuǎn)移酶,但是第一個(gè)組氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶在動(dòng)物;唯一以前記錄發(fā)生在酵母。“這是一個(gè)時(shí)候,所有的東西在一起,這就是為什么我們做科學(xué),“Gozani說(shuō)。

幫助子宮收縮

克勞德•Nagamine比較醫(yī)學(xué)副教授,遺傳實(shí)驗(yàn),揭示SETD3對(duì)分娩的影響。研究人員培育的老鼠缺乏SETD3。在缺乏這種酶,精確的期間為子宮收縮平滑肌協(xié)調(diào)必要的勞動(dòng)不能發(fā)生,一個(gè)條件稱(chēng)為難產(chǎn)。

斯坦福大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn),SETD3可能在人類(lèi)也有類(lèi)似的作用。處理人類(lèi)子宮平滑肌細(xì)胞的培養(yǎng),研究小組表明,低水平的SETD3受損萎縮的情況下,模型中勞動(dòng)。

至少在老鼠身上,難產(chǎn)并不特別問(wèn)題。未出生的胎兒最終再次吸收母親對(duì)她沒(méi)有不良影響。難產(chǎn)的人類(lèi),在某些情況下,醫(yī)生可以管理一種叫做催產(chǎn)素的激素(或其等效合成)刺激宮縮。女性SETD3功能障礙,催產(chǎn)素不工作和那些女人需要剖腹產(chǎn)。這種手術(shù)有風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常的陰道分娩,需要住院時(shí)間較長(zhǎng)的。研究也發(fā)現(xiàn)自然出生的孩子更好的健康結(jié)果。

如果SETD3突變影響分娩的人,婦女和她們的醫(yī)生可以提前剖腹產(chǎn)手術(shù)的可能性。“臨床醫(yī)生可能屏幕婦女幫助識(shí)別那些可能是剖腹產(chǎn)的幾率更高,”Gozani說(shuō)。“總的來(lái)說(shuō),考慮到肌動(dòng)蛋白是一個(gè)重要的蛋白細(xì)胞功能的多樣化,我們認(rèn)為我們可能只是做表面文章談到這種酶甲基化影響整個(gè)動(dòng)物王國(guó)。”