محققان بیان پروتئین های قلبی را در طول رشد قلب جنینی مشخص می کنند

محققان دانشکده پزشکی UNC، موسسه قلب UNC McAllister و مرکز جامع سرطان UNC Lineberger بیان هزاران پروتئین قلبی را در طول هشت مرحله حیاتی رشد قلب جنینی مشخص کردند.

این تحقیق منتشر شده در سلول توسعه، اطلاعات بسیار مورد نیاز را برای شناسایی علل بیولوژیکی بیماری قلبی مادرزادی یا CHD در اختیار دانشمندان قرار می دهد.

ما اکنون یک مجموعه داده اساسی داریم که نشان می دهد چگونه دینامیک پروتئین در رشد طبیعی قلب تغییر می کند. محققان می توانند از این به عنوان طرحی برای کشف مسیرهای خاص یا پروتئین های موثر در بیماری مادرزادی قلبی استفاده کنند.

ویتنی ادواردز، دکترا، نویسنده اول، استادیار در گروه زیست شناسی سلولی و فیزیولوژی UNC

شکل گیری قلب انسان

رشد قلب انسان یک فرآیند بسیار پیچیده است. بیماری مادرزادی قلب (CHD)، یکی از شایع ترین بیماری های مادرزادی، زمانی رخ می دهد که فرد با یک یا چند نقص ساختاری در قلب یا عروق بزرگتر آن متولد شود. در حالی که برخی از انواع CHD خفیف هستند، سایر نقایص پیچیده تر باعث عوارض تهدید کننده زندگی می شوند.

از نظر تاریخی، تحقیقات در مورد عواملی که باعث رشد طبیعی و غیرطبیعی قلب می شوند، عمدتاً بر ژنومیک و بیان ژن متمرکز بوده است. اما تلاش بسیار کمتری برای ارزیابی مستقیم پروتئین های قلبی انجام شده است. در حالی که ژن ها حاوی دستورالعمل های لازم برای ساخت پروتئین هستند، بسیاری از عوامل می توانند منجر به اختلاف بین بیان ژن و پروتئین شوند.

برای درک فرآیندهای زیربنایی رشد قلب و CHD، مطالعه ژنوم و پروتئوم، که مجموعه ای از پروتئین های بیان شده در نوع خاصی از سلول یا ارگانیسم است، بسیار مهم است.

اندازه گیری دینامیک پروتئین

یک چکیده گرافیکی از طراحی تجربی و تجزیه و تحلیل مورد استفاده برای نمایه کردن فراوانی پروتئین در قلب در حال رشد موش. شماتیک ایجاد شده با Biorender.com

در این مطالعه، ادواردز و همکارانش از تکنیکی به نام پروتئومیکس کمی چندگانه، یک تکنیک نوآورانه برچسب‌گذاری پروتئین که به آنها اجازه می‌دهد تا فراوانی تعداد زیادی پروتئین را از مقادیر نسبتاً کمی از بافت قلب شناسایی و اندازه‌گیری کنند، استفاده کردند.

با استفاده از این روش، آنها بیان 7313 پروتئین قلبی را اندازه‌گیری کردند و مشخص کردند که تقریباً 3799 پروتئین در طول دوره رشد قلب تفاوت‌هایی در بیان نشان می‌دهند. اکنون می‌توان از یافته‌های آن‌ها برای تعیین زمان فعال بودن پروتئین‌ها و مسیرهای مولکولی خاص در طول مراحل خاصی از رشد قلب استفاده کرد.

مسیر موالونات

به طور شگفت انگیزی، تجزیه و تحلیل پروتئوم قلبی نشان داد که پروتئین های موجود در مسیر موالونات، یک مسیر متابولیک ضروری، در میانه راه رشد قلب به شدت بیان می شوند. این مسیر مولکول های زیستی مهم بسیاری مانند کلسترول، ایزوپرنوئیدها و ویتامین K تولید می کند.

محققان از طریق تجزیه و تحلیل کامل خود دریافتند که مسیر موالونات چرخه سلول های قلب جنینی و مولکول های سیگنالینگ حیاتی را تنظیم می کند. آنها اکنون معتقدند که این مسیر توانایی تقسیم سلولی را کنترل می کند و بنابراین ممکن است برای رشد کلی قلب در حال رشد ضروری باشد.

ادواردز و همکارانش همچنین دریافتند که مسیر موالونات با یک پروتئین سیگنالینگ خاص به نام Yap ارتباط نزدیکی دارد که در عملکرد و تنظیم رشد قلب، هموستاز و بازسازی بسیار مهم است.

اکنون آزمایشگاه ادواردز بر روی ترکیب مجموعه داده‌های پروتئومیک با داده‌های ژنتیک انسانی برای شناسایی اهداف جدیدی که باعث CHD می‌شوند متمرکز شده است..