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發布者:校網新聞管理員發布時間:2022-12-28浏覽次數:2058

12月27日,我校生殖国家重点实验室胡志斌教授团队《细胞报告》(Cell Reports)杂志在线发表了题为《多组学图谱揭示心脏发育过程关键分子开关》(Multi-omics Profiling Visualizes Dynamics of Cardiac Development and Functions)的研究成果。



哺乳動物的心髒發育是一個多階段且受到嚴格調控的複雜過程,受到多種信號分子和通路在不同時間和空間上的共同精確控制,倘若此過程中的基因調控網絡受到影響將會導致先天性心髒病的發生。因此,系統闡述心髒發育和成熟中的關鍵分子並解析相關疾病發生分子機制尤爲重要。然而,目前心髒發育的組學研究大多基于基因的轉錄表達水平,且未有研究通過全生命周期的多組學研究來探討心髒發育和成熟的關鍵因子,阻礙了研究者系統地理解心髒發育全過程和心髒出生缺陷發病的病因。

爲了繪制心髒發育全周期多組學圖譜,研究人員基于磷酸化蛋白質組學、蛋白質組學、代謝組學、單細胞轉錄組學等多種組學手段,描繪了心髒發育和成熟進程中關鍵通路和調控因子的分子圖譜和轉換模式。結合磷酸化蛋白質組學和機器學習方法構建磷酸激酶與底物的互作網絡,發現絲裂原活化蛋白激酶(MAPKs)和蛋白激酶B(AKTs)的平衡激活是心肌細胞分化和增殖能力梯度轉換的關鍵開關;此外研究還利用表觀組學和功能組學技術系統鑒定了心髒發育早期的核心轉錄因子,類器官及遺傳分析均發現上述核心轉錄因子及其遺傳突變在先天性心髒病的發生中發揮重要作用;最後,作者結合代謝組學和單細胞轉錄組學數據發現花生四烯酸代謝參與主要組織相容性複合體標記(MHC-II+)的原住型巨噬細胞對凋亡心肌細胞的胞葬作用。



該研究結合了人和小鼠心髒發育多時點的組學數據,闡述了種屬之間的心髒發育相似點和差異之處,爲深入挖掘心髒發育關鍵因子、心髒出生缺陷的病因鑒定提供組學基礎。研究進一步結合遺傳分析和類器官研究解析關鍵因子在心髒發育中的作用及機制,驗證了基于組學數據的發現具有較強的可靠性。該研究數據均可開源獲取,可作爲心髒發育和心髒出生缺陷研究領域的豐富數據資源。

論文共同第一作者顧亞雲副教授、周彥博士後、鞠思瀚學士、劉小飛博士均來自南京醫科大學生殖醫學國家重點實驗室和公共衛生學院。南京醫科大學生殖醫學國家重點實驗室胡志斌主任爲通訊作者。南京醫科大學生殖醫學國家重點實驗室郭雪江教授團隊、楊楊教授團隊分別對本研究給予了蛋白質組學檢測和心髒類器官分化技術支持,國重創新班本科生張子成、郭佳、高繼淼、陳琦、王婧涵、許逸群參與了本研究的數據分析和可視化工作。

(素材來源/科研院