The study of human cardiac pathologies often relies on research conducted in model organisms to gain molecular insight into disease and to develop novel treatment strategies; however, translating findings from model organisms back to human can present a significant challenge, in part due to a lack of knowledge about the differences across species in cardiac protein abundances and their interactions. Here we set out to bridge this knowledge gap by presenting a global analysis of cardiac protein expression profiles in humans and commonly used model organisms. Using quantitative mass spectrometry-based proteomics, we measured the abundance of ~7,000 proteins in samples from the separate chambers of human, pig, horse, rat, mouse and zebrafish hearts. This knowledgebase of cardiac protein signatures is accessible through an online database at: atlas.cardiacproteomics.com. Quantitative comparison of the protein profiles support the pig as model organism of choice for arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy whereas comparison of profiles from the two-chambered zebrafish heart suggests a better resemblance to the right side of mammalian hearts. This proteomics resource facilitates translational prospect of cardiac studies from model organisms to humans by enabling direct comparison of disease-linked protein networks across species.

Abstract To meet the physiological demands of the body, organs need to establish a functional tissue architecture and adequate size as the embryo develops to adulthood. In the liver, uni- and bipotent progenitor differentiation into hepatocytes and biliary epithelial cells (BECs), and their relative proportions comprise the functional architecture. Yet, the contribution of individual liver progenitors at the organ level to both fates, and their specific proportion is unresolved. Combining mathematical modelling with organ-wide, multispectral FRaeppli-NLS lineage tracing in zebrafish, we demonstrate that a precise BEC to hepatocyte ratio is established (i) fast, (ii) solely by heterogeneous lineage decisions from uni- and bipotent progenitors, and (iii) independent of subsequent cell type-specific proliferation. Extending lineage tracing to adulthood determined that embryonic cells undergo spatially heterogeneous three-dimensional growth associated with distinct environments. Strikingly, giant clusters comprising almost half a ventral lobe suggest lobe-specific dominant-like growth behaviours. We show substantial hepatocyte polyploidy in juveniles representing another hallmark of postembryonic liver growth. Our findings uncover heterogeneous progenitor contributions to tissue architecture-defining cell type proportions and postembryonic organ growth as key mechanisms forming the adult liver.

Abstract The liver restores its mass and architecture after injury. Yet, investigating morphogenetic cell behaviours and signals that repair tissue architecture at high spatiotemporal resolution remains challenging. We developed LiverZap, a tuneable chemoptogenetic liver injury model in zebrafish. LiverZap employs formation of a binary FAP-TAP photosensitiser followed by brief near-infrared illumination inducing hepatocyte-specific death and recapitulating mammalian liver injury types. The tool enables local hepatocyte ablation and extended live imaging of regenerative cell behaviours, critical for studying cellular interactions at the interface of healthy and damaged tissue. Applying LiverZap, we show that targeted hepatocyte ablation in a small region-of-interest is unexpectedly sufficient to trigger Liver Progenitor-like Cell (LPC)-mediated regeneration, challenging the current understanding of LPC activation. Associated dynamic bilary network rearrangement and E-cadherin relocalisation suggest modulation of cell adhesion as an integral step of LPC-mediated liver regeneration. This precisely targetable live cell ablation model will enable addressing of key regeneration paradigms.