心脏是人体内最重要的器官之一，由数十亿个细胞组成。每个细胞包含数千个较小的结构——肌节，它们是构成肌肉的要素。在每个肌节内包含数百个肌球蛋白丝。
从微观视角来看，这些蛋白丝是如此细小，如果心脏是块大陆，那么这些肌球蛋白丝就是一根根头发丝。
肌球蛋白丝尽管微小却十分重要，因为心脏血液泵送是由它们驱动的。此外，其含有的肌球蛋白等的突变会导致心力衰竭等疾病，因此了解这些细小分子的结构对人类生命健康至关重要。
美国肯塔基大学医学院心血管内主任Kenneth S.Campbell就专注于观察这些“发丝”，并解开了一个60年来人们未曾解开的关于心脏的谜团。
“每根蛋白丝中约有2000个分子以复杂的结构排列。科学家们几十年来一直在努力理解这个结构。”Campbell说。
“人们认为肌球蛋白可以以六个为一组的方式排列，除此之外没有更多的了解了。”
为此，Campbell与合作者在分子水平观察并绘制了人类心脏心肌肌球蛋白丝的冷冻电镜结构，发现肌球蛋白有三种不同类型排列方式，这决定了细丝的结构和功能。相关研究近日在线发表于《自然》。
“这意味着心肌控制比我们意识到更精确。”Campbell说，“此外，我们很高兴看到肌球蛋白是如何与蛋白C结合的。因为这种蛋白与遗传性心脏病有关的。这为我们提供了关于分子在心脏中如何排列的新信息。”
Campbell研究小组与美国马萨诸塞大学陈医学院的研究人员合作，绘制了心脏粗丝的单分子3D重建图，构建了一个研究新框架。
“它让我们更好地了解心脏中的分子是如何相互作用的，对发现治疗心脏病的新药很重要。”Campbell说。
美国疾病控制与预防中心（CDC）数据显示，心脏病是肯塔基州居民主要死因之一。
“我们对不同类型的心力衰竭和心肌疾病的治疗感兴趣。我们的研究是肯塔基大学正在进行的众多项目之一，旨在帮助开发更好的心脏病治疗方法。”Campbell介绍，2008年开始，他们从器官捐献者和接受心脏移植的患者身上收集了研究用心肌样本，建立了吉尔心血管生物库。
“这是一个庞大资源库，我们从近500人中收集了约15000个样本。”Campbell说，他们与世界各地的研究小组共享这些样本。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-023-06691-4
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