心脏是人体最重要的器官之一，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。每个肌节内包含了数百个肌球蛋白丝。
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。
肌球蛋白丝尽管细小却十分重要，因为心脏的血液泵送是由它们驱动的。此外，肌球蛋白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Kenneth S.Campbell一直专注于观察这些“发丝”，并最终破解了这个长达60年的关于心脏的谜团。
“每根蛋白丝中约有2000个分子以复杂的结构排列。科学家几十年来一直在试图了解这个结构。”Campbell说，“人们只知道肌球蛋白以6个为一组的方式排列，除此之外一概不知。”
为此，Campbell与合作者在分子水平观察并分析了人类心肌肌球蛋白丝的冷冻电镜结构，发现肌球蛋白有3种不同类型的排列方式，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认为的更精确。”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，后者与遗传性心脏病有关。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的研究人员合作，绘制了心脏粗纤维的单分子3D重建图，构建了一个新的研究框架。
“它让我们更好地了解心脏中的分子是如何相互作用的，对研发心脏病新药很重要。”Campbell说。
“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许多项目之一，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，建立了心血管生物库。
“这是一个庞大的资源库，我们从近500人中收集了约1.5万个样本。”Campbell说，他们与世界各地的研究小组共享了这些样本。
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