免疫电镜技术助力韩佩东团队揭示ESCRT膜变形机器调控心肌横管形成的分子机制

心肌细胞横小管(T-tubule)是质膜内陷形成的规则管状结构，是心肌细胞结构和功能成熟的关键标志物。其结构紊乱与心力衰竭、心律失常等重大心脏疾病密切相关。此前研究发现多种蛋白参与横小管的结构维持，但直接控制质膜内陷形成横小管的核心分子机制并不清楚。

2026年3月20日，浙江大学韩佩东研究团队在Circulation Research发表文章“ESCRT-mediated machinery directly drives cardiac T-tubule formation”，揭示了内体分选转运复合物(ESCRT)介导的质膜形变是心肌细胞横小管形成的核心机制。在心肌细胞的发育过程中，ESCRT复合物的Tsg101和Chmp4b等亚基，通过时序性组装以及与磷脂分子的互作，介导了横小管的形成和空间结构维持。该发现为心脏疾病的干预提供了新的分子靶点。

原文链接：https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCRESAHA.125.327453

                免疫电镜（IEM）结果Chmp4b+金颗粒（黄色箭头）位于 T 管膜附近。           透射电子显微镜（TEM）结果显示Chmp4b 基因敲除小鼠中 T 管数量的减少。

脂质体负染色电子显微镜图像

心肌横管是兴奋-收缩偶联的结构基础，其形成机制长期不明。为解析ESCRT蛋白复合物在横管形态发生中的作用，研究团队综合运用透射电镜、免疫金标记电镜及脂质体负染色实验等技术，对小鼠心肌细胞进行高分辨率成像与功能验证。免疫电镜结果显示，Chmp4b蛋白定位于横管膜结构附近，且在横管形成过程中呈现聚合状态；透射电镜进一步证实，Chmp4b缺失导致横管结构完全丧失，心肌细胞超微结构严重破坏。通过负染色电镜实验，研究首次在体外证实聚合态Chmp4b可直接与膜磷脂相互作用，驱动膜内陷形成直径约20-50 nm的管状结构，与心肌横管尺寸高度吻合。该研究从形态学与功能学层面揭示了ESCRT-III复合物作为横管形成的核心膜变形机器，阐明了Chmp4b聚合及其与Tsg101协同调控横管发生与维持的分子机制，为理解心肌病中横管重构提供了结构生物学依据。文章中所用免疫电镜、负染色、透射电镜技术均由浙江大学冷冻电镜中心透射电镜技术团队提供支持。

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Tecnai G2 Spirit 120kV冷冻电镜

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