查普曼大学的研究提供了对睫膜内关键蛋白质特征的新见解,这些蛋白质在人类遗传疾病和心血管功能中起着至关重要的作用。
初生纤毛是一种存在于机体几乎所有细胞表面的细胞器,近年来,它被证明具有膜肿胀。这被称为纤毛球,其结构和生理相关性尚不清楚。
Ashraf Mohieldin博士是查普曼大学药学院的博士后研究员,也是这项研究的首席研究员,他带领一个团队检查和分析了初级纤毛的结构,以更好地理解纤毛球及其意义。利用单细胞、单纤毛成像技术和蛋白质组学鉴定,他们发现纤毛球具有细胞外囊泡(EV)样特征。
已知细胞外囊泡促进心血管细胞内的信息。Mohieldin的研究小组发现,纤毛细胞外样囊泡(cELV)与EV有相似之处,它在纤毛信号传导、细胞功能和维持心血管稳态中起着特定的作用。初级纤毛的膜含有这些感觉蛋白,可以探测到来自其他细胞和附近环境的信号。作为调节基本信号通路的细胞隔室,蛋白质的信号检测激活细胞的反应和行为。通过对172个cELV蛋白的数据库评估,研究人员还发现cELV具有独特的动态运动和被机械流体力释放的能力。
原发纤毛缺陷与一系列被称为纤毛病的遗传疾病有关,包括Joubert综合征、Bardet-Biedl综合征、多囊肾病和Meckel-Gruber综合征。纤毛病通常是影响多个器官系统的慢性致残和危及生命的疾病。
为了筛选异常的cELV功能和该蛋白在心血管系统中的作用,Mohieldin博士的实验室对斑马鱼和老鼠进行了研究。研究人员观察了斑马鱼的随机心循环、脑积水和囊性肾病。此外,他们还观察了斑马鱼和老鼠的有偿心脏收缩能力,以验证和比较数据。通过这项研究,他们发现cELV低循环导致低血压和代偿性心功能,左心室肥厚,心脏纤维化和心律失常特征,导致小鼠死亡率高。此外,在缺乏cELV的小鼠中,总射血分数、卒中容积和心输出量显著降低。在此之前,没有研究发现cELV在斑马鱼和小鼠模型中的生理作用。
随着cELV与纤毛病和心血管功能之间的紧密联系的发现,希望未来的研究将集中在这些蛋白质上,以帮助发现与纤毛功能障碍相关的疾病的可行治疗方法。
Mohieldin说:“以这些蛋白质为目标可以帮助科学家清楚地了解这些疾病的机制,并最终找到治疗纤毛病的潜在方法。”