大家好，本期小编介绍的一篇文章题目为“The cardiac transl ational lands cape reveals that micro pept ides are new players invo lved in cardi omyo cyte hypert rophy”（心脏翻译景观显示，微肽是参与心肌细胞肥大的新参与者）心肌细胞肥大性生长是心脏在生理或病理刺激后的主要代偿反应之一的研究文章。
01
研究背景
心肌细胞的肥厚生长是生理或病理刺激后心脏的主要代偿反应之一。由信使RNA翻译介导的蛋白质合成增强是心肌细胞肥大的主要特征之一。尽管由不同刺激引起的心脏肥大引起的转录组转移已被广泛研究，但对该细胞过程中的翻译组动力学的研究较少。
在这里，我们生成了核苷酸分辨率翻译组以及来自经历肥大的分离原代心肌细胞的转录组数据。从核糖体保护片段（Ribo-seq）的深度测序中检测到超过10，000个开放阅读框（ORF），该片段协调了肥大心肌细胞中翻译组的转移。
我们的数据表明，心肌细胞肥大中蛋白质合成效率的提高不是增加核糖体的翻译速率，而是由于核糖体数量的增加。此外，在具有微肽编码潜力的Ribo-seq长非编码RNA基因中检测到100多个未表征的短ORF（sORF）。
在对15个候选者的随机测试中，实验支持了11个sORF的编码潜力。鉴定出三种微肽通过调节氧化磷酸化、钙信号通路和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路的活性来调节心肌细胞肥大。我们的研究提供了心肌细胞肥大背后的转化对照的全基因组概述，并证明了微肽在心肌细胞生物学中未被认识到的作用。
见图一
肥厚型心肌细胞活性翻译RNA片段的检测。
图一
（A）我们研究中核糖体保护片段测序（Ribo-seq）中读段长度的分布。
（B）与其他可能的框架相比，具有不同长度的Ribo-seq读数的百分比与主要开放阅读框（ORF）相匹配。
（C） 代表性条形图，显示从 Ribo-seq 读数得出的肽基位点 （P-site） 位置，跨越前 50 nt 和后 50 nt ORF。
（D）我们研究中检测到的不同类别ORF的比例。带注释、注释的蛋白质 ORF;uORF，上游 ORF;dORF，下游ORF;重叠，uORF/dORF与主ORF重叠;novel_PCGs，来自蛋白质编码基因的新型ORF;novel_NonPCGs，来自非蛋白质编码基因的新型ORF。
见图二
PE处理的心肌细胞核糖序列和RNA-seq的综合全基因组分析。
图二
（甲和乙）RNA-seq （A） 和 Ribo-seq （B） 中失调基因的火山图。红点和蓝点分别代表上调和下调基因（FDR < 0.05; |日志2（折倍变化）|> 1）。
（C）IGV浏览器中肥大标记基因Nppb的RNA-seq和Ribo-seq读取的基因组视图。y 轴显示映射的读取数。
（D）翻译中显着失调基因的KEGG通路分析（Ribo-seq）。富集途径按基因比例排名。
（E）来自Ribo-seq的“PI3K / AKT信号通路”和“MAPK信号通路”中失调基因的热图。
（F）转录中显着失调基因的KEGG通路分析（RNA-seq）。富集途径按基因比例排名。
（G）PE处理的心肌细胞转录组的元景观分析。丰富的本体聚类按聚类 ID 着色，并以灰色椭圆显示。正文中描述的集群用红色箭头表示。
见图三
肥厚型心肌细胞翻译组的改变。
图三
（A）在PE处理的心肌细胞中富集来自Ribo-seq分析（仅FDR<0.05的基因）的上调（红色条）和下调（蓝色条）KEGG通路。富集途径按 p 值排序。
（B）显示FDR<0.05的核糖体途径相关基因表达变化的风玫瑰图。
（C）通过蛋白质印迹检测核糖体蛋白Rpl35和Rps23的表达。β-微管蛋白的表达作为对照。右侧提供了量化。每组 n = 3。M，分子量。∗p < 0.05;∗∗p < 0.01。
（D）具有显著转化效率（TE）变化的基因的基因本体（GO）分析。GO术语按基因比例排名。
（E） TE改变基因的图，其转录倍数变化（RNA-seq）与TE倍数变化之比。指示每个扇区的基因编号。
（F）基因TE与核糖体途径相关基因的翻译和转录表达水平的对齐，FDR<0.05。基因在每列中用条形表示。基因根据其TE进行分类。红色条表示这些基因的TE显着增加。
见图四
uORF及其对主ORF平移的规定。
图四
（A）在NRVC中检测到的uORF的长度分布（以氨基酸为单位）。
（B）有或没有uORF的蛋白质的注释ORF转录本的比例。
（C）含uORF的蛋白质编码基因/ORF的KEGG通路分析。
（D） PE处理的心肌细胞中所有检测到的uORF-ORF对的uORF和ORF的TE变化比图。
见图五
从肥厚型心肌细胞中鉴定短ORF（sORF）编码微肽。
图五
（A）野生型（WT）和突变型（Mut;ATG密码子缺失）sORF被克隆到3XFLAG标记的表达载体（入口）中。通过抗FLAG抗体蛋白质印迹检测flag标记微肽的异位表达。检测到的 GAPDH 表达式用作加载控制。
（B）微肽的定位是通过用微肽过表达载体转染的H9C2心肌细胞中FLAG标记的微肽的免疫染色来确定的。心肌细胞用鬼笔环肽共染色。细胞核由DAPI表示。比例尺，10 μm。
（C）在转染过表达载体的H7C9心肌细胞的线粒体中检测到FLAG标记的RNO-sORF2的表达。线粒体用MitoTracker表示;细胞核由DAPI表示。比例尺，75 μm。
（D）来自人类，小鼠和大鼠的sORF9和sORF11的氨基酸序列比对。用于抗体开发的肽片段下划线。
（E）检测未经处理的H9C9心肌细胞和用CRISPR-Cas2系统编辑的细胞中sORF9表达的sORF9移码突变。
（F）通过蛋白质印迹和qRT-PCR检测sORF11敲低H11C9心肌细胞中的sORF2表达。每组 n = 3。∗∗p < 0.01。
（G）检测未经处理的NIH 11T3细胞和用CRISPR-Cas3系统编辑的sORF9移码突变细胞中的sORF11表达。GAPDH的表达作为对照。箭头表示特定波段，星号表示不特定的波段。
（H 和 I）在IGV基因组浏览器中，由一个转录本（H）编码的两个微肽的示例，以及由来自互补DNA链（I）的lncRNA编码的微肽示例。显示了Ribo-seq和RNA-seq中的读数。sORF 以红色阴影显示，带注释的 ORF 以蓝色阴影显示。基因结构由条形和线条表示，并指示转录方向（箭头）。
见图六
微肽对心肌细胞肥大的调节。
图六
（A）通过qRT-PCR测定PE诱导的含有微肽sORF的转录本的失调。数据来自每组六个独立实验（n = 6）的生物学重复。
（B）感染Ad-sORF或对照病毒的NRVC的代表性图像，有或没有治疗PE。α-肌动蛋白标记的心肌细胞（红色）。DAPI标记细胞核。比例尺，50 μm。
（C）心肌细胞大小的定量分析。测量每组至少200个来自8个图像的心肌细胞。
（D）通过qRT-PCR测定当微肽在NRVC中过表达时PE诱导的肥大标志物NPPA，NPPB和ACTA1的表达。数据来自每组六个独立实验（n = 6）的生物学重复。∗p < 0.05，∗∗p < 0.01。
见图七
微肽调控心肌细胞肥大信号通路失调分析。
图七
（交流-丙）热图显示了在PE处理下Ad-sORF8-，Ad-sORF7（B）-和Ad-sORF6（C）过表达的NRVC中显着改变的KEGG通路中失调基因的表达。
（D–F）在PE处理下，通过qRT-PCR在Ad-sORF8（D）-，Ad-sORF7（E）-和Ad-sORF6（F）过表达的NRVC中确认了选定的基因表达。
（G 和 H）检测 Ad-sORF6 （G）- 和 Ad-sORF7 （H） 过度表达的 NRVC 中磷酸化和总 ERK 的表达，有或没有通过蛋白质印迹处理 PE。量化磷酸化ERK与总ERK的比率。数据来自每组六个独立实验（n = 6）的生物学重复。∗p < 0.05，∗∗p < 0.01。
02
研究结论
在这项研究中，我们对PE诱导的肥厚性心肌细胞进行了Ribo-seq和RNA-seq。我们的转录和翻译分析数据分别表明，PI3K/AKT和MAPK信号通路在翻译和转录上均上调。
我们的数据表明，PE诱导的心肌细胞肥大中蛋白质合成效率的提高主要归因于核糖体数量的增加，核糖体蛋白基因的翻译增加证明了这一点。
此外，在这种全基因组翻译分析中鉴定了数百种sORF候选物，其中一部分微肽由蛋白质编码基因互补链的转录本编码。通过功能测定评估，三种微肽进一步证明可以通过调节各种信号通路来调节心肌细胞的肥大生长。
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