胡志斌教授团队绘制出心脏发育全周期多组学图谱

发布者:校网新闻管理员发布时间:2022-12-28浏览次数: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。



哺乳动物的心脏发育是一个多阶段且受到严格调控的复杂过程,受到多种信号分子和通路在不同时间和空间上的共同精确控制,倘若此过程中的基因调控网络受到影响将会导致先天性心脏病的发生。因此,系统阐述心脏发育和成熟中的关键分子并解析相关疾病发生分子机制尤为重要。然而,目前心脏发育的组学研究大多基于基因的转录表达水平,且未有研究通过全生命周期的多组学研究来探讨心脏发育和成熟的关键因子,阻碍了研究者系统地理解心脏发育全过程和心脏出生缺陷发病的病因。

为了绘制心脏发育全周期多组学图谱,研究人员基于磷酸化蛋白质组学、蛋白质组学、代谢组学、单细胞转录组学等多种组学手段,描绘了心脏发育和成熟进程中关键通路和调控因子的分子图谱和转换模式。结合磷酸化蛋白质组学和机器学习方法构建磷酸激酶与底物的互作网络,发现丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)和蛋白激酶B(AKTs)的平衡激活是心肌细胞分化和增殖能力梯度转换的关键开关;此外研究还利用表观组学和功能组学技术系统鉴定了心脏发育早期的核心转录因子,类器官及遗传分析均发现上述核心转录因子及其遗传突变在先天性心脏病的发生中发挥重要作用;最后,作者结合代谢组学和单细胞转录组学数据发现花生四烯酸代谢参与主要组织相容性复合体标记(MHC-II+)的原住型巨噬细胞对凋亡心肌细胞的胞葬作用。



该研究结合了人和小鼠心脏发育多时点的组学数据,阐述了种属之间的心脏发育相似点和差异之处,为深入挖掘心脏发育关键因子、心脏出生缺陷的病因鉴定提供组学基础。研究进一步结合遗传分析和类器官研究解析关键因子在心脏发育中的作用及机制,验证了基于组学数据的发现具有较强的可靠性。该研究数据均可开源获取,可作为心脏发育和心脏出生缺陷研究领域的丰富数据资源。

论文共同第一作者顾亚云副教授、周彦博士后、鞠思瀚学士、刘小飞博士均来自bbin/bbin宝盈生殖医学国家重点实验室和公共卫生学院。bbin/bbin宝盈生殖医学国家重点实验室胡志斌主任为通讯作者。bbin/bbin宝盈生殖医学国家重点实验室郭雪江教授团队、杨杨教授团队分别对本研究给予了蛋白质组学检测和心脏类器官分化技术支持,国重创新班本科生张子成、郭佳、高继淼、陈琦、王婧涵、许逸群参与了本研究的数据分析和可视化工作。

(素材来源/科研院