弗吉尼亚理工大学Carilion的Fralin生物医学研究所的研究人员已经揭示了在压力和衰老过程中，身体中产生健康心脏组织的遗传信息如何被改变，从而导致心脏猝死。
今天(5月28日，星期二)细胞报告发表的这一发现集中在心脏细胞之间的沟通，并允许开发靶向治疗的潜力，以帮助有心律失常和心脏病发作风险的人。
由资深作者James Smyth领导，他是Fralin生物医学研究所心脏和修复医学研究中心的助理教授，他们专注于在衰老过程中或在压力条件下，遗传密码侧翼的一般被忽视的非翻译区域变短。
微小的变化影响细胞如何读取遗传信息以产生蛋白质并构建重要的细胞结构，包括将心脏细胞电耦合在一起的通道，以允许协调的收缩和由此产生的有效泵血。
“对生物学的典型理解过去就像'这里的信息，制造蛋白质'一样简单，”史密斯说，他也是科学学院生物科学系的助理教授。“我们知道它不再那么简单了。它实际上是动态调节的。如果细胞受到压力，那么这个信息的阅读方式会有所不同。”
“使用传统方法检测压力或衰老期间细胞中信息水平或RNA水平，你不会看到我们看到的变化，”Smyth说。“我们关注的是如何在压力期间改变这个非翻译区域以及它如何影响细胞如何阅读信息。”
在应激期间，例如在缺血性心脏病或中风期间发生的缺氧条件，非翻译区域变短，这改变了细胞如何合成编码的蛋白质产物并限制心脏细胞中的细胞间通讯。
研究人员专注于一种名为GJA1的基因，该基因提供了制备间隙连接蛋白Connexin 43的说明。
间隙连接直接耦合相邻细胞的内容并且对于正常心脏功能是必需的，其中它们使得能够在导致心肌收缩的细胞之间快速且有组织地传播电脉冲。
这种电气通信中的故障可能导致心脏中的信号变得混乱并导致可导致心脏性猝死的不规则性。
“我们越是认识到这些分子的，非常基本的机制，我们就会越来越敏锐地接受治疗，”史密斯说。“通过操纵这种生物学，我们正在找出作用于DNA或RNA的下游因子。希望我们找到一个强大的角度来开发治疗，例如用于精确，更安全治疗的小分子。”
研究人员研究了心脏细胞，小鼠细胞系和老年小鼠心脏组织，他们发现主要GJA1编码的蛋白质增加 - 这应该在心脏细胞之间形成更健康的条件 - 但他们也观察到增加但截短的非翻译区域的RNA关闭其他调节间隙连接形成的GJA1编码蛋白质的合成。
科学家还将源自人类诱导的多能干细胞的心肌细胞暴露于减少氧气，这也显示截短的非翻译区域增加，这表明这是RNA的非翻译区域对物种间保守的生理应激的常见反应。
响应也发生在各种细胞中。这种活动发生在癌症，心脏和脑细胞中，”Smyth说。“当我们看到它时，我们知道这是一个强大的生物学，因为它发生在各处。”该研究是Smyth实验室成员和弗吉尼亚理工大学级别研究所Fralin Biomedical的其他成员四年多的最新研究成果。
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