CryoARM@NC,最"细"肌丝结构揭示了钙离子的调控机制

日本大阪大学的研究人员使用冷冻透射电子显微镜(JEOL Ltd. CryoARM200)对心肌细肌丝进行结构解析，结构解释了这些细肌丝如何在存在或不存在钙离子的情况下通过改变自身结构而通过心肌收缩来调节心跳的机制。这项工作可在开发用于治疗由影响这些结构和功能的突变引起的心脏病的新药中得到应用。

人的心脏是非凡的器官，能够终生不停地抽血。它的基本肌肉成分称为心脏肌肉细肌丝，它由肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白组成的微小丝状结构组成。理论研究很早就表明了心肌收缩是通过肌肉细胞内钙离子浓度的反复增加和减少来控制的，具体过程则是通过细肌丝间结合时的结构改变来实现的，但是由于细肌丝体积非常小而且相互作用复杂，故此其内部运作的许多细节仍然未知，其精确结构以常规手段更是难以获得。

通过JEOL JADAS获得钙游离态下的人体心脏细肌丝高分辨率结构

现在，通过使用日本电子株式会社(JEOL Ltd.)生产的CryoARM200冷冻透射电子显微镜，大阪大学的科学家们获得了心肌细丝蛋白的高分辨率结构图像，从而揭示了在缺乏钙离子的情况下，细肌丝如何阻止肌球蛋白进入肌动蛋白区域，从而使肌球蛋白的头部无法依附于它们进行肌肉收缩。然而，钙离子的结合改变了细丝的构象，暴露了收缩的附着位点。

“由于已知细肌丝蛋白的许多突变会导致心脏病，包括心脏肥大和心肌病，因此揭示的结构可以为新药设计提供分子和结构基础。

原文以Cardiacmuscle thin filament structures reveal calcium regulatory mechanism为题(心脏肌肉的细肌丝结构揭示了钙离子的调控机制),发表在Nature Communication上.https://doi.org/10.1038/s41467-019-14008-1.