基因編輯小鼠助力心臟缺血再灌注損傷機制研究

冠心病是嚴重威脅人類健康和生命的重大疾病之一，其發(fā)病率、死亡率逐年升高,其中急性心肌梗死是冠心病中致死及致殘率最高的一類疾病。盡管介入治療的廣泛開展,治療缺血及再灌注（ischemia/ reperfusion, I/R）損傷的心肌仍是尚未解決的難題，大量患者在急診介入治療后一周內(nèi)出現(xiàn)急性心衰、惡性心律失常、甚至死亡。

lncRNA，是指長度大于200核苷酸的非編碼RNA。大量研究表明，lncRNA參與了從基因表達到蛋白質翻譯和保持蛋白穩(wěn)定等細胞機制，在發(fā)育、機體內(nèi)平衡和維持細胞命運中發(fā)揮重要作用。研究表明，lncRNA是多種心臟疾�。ò�括心臟I/R損傷）的關鍵調(diào)節(jié)因子。大量lncRNA已被確定為心臟I/R損傷的重要決定因素，主要是通過與心臟損傷相關的miRNA產(chǎn)生作用。盡管對這種病理過程的分子機制的理解在不斷進步，但迄今為止尚未驗證任何針對靶點的特異性療法，并且缺血后再灌注損傷的治療仍是支持性的。迫切需要進一步探索心臟I/R損傷的機制并確定潛在的治療靶點。

近日，哈爾濱醫(yī)科大學潘振偉、楊寶峰團隊在Nature Communications在線發(fā)表題為“The long noncoding RNA lncCIRBIL disrupts the nuclear translocation of Bclaf1 alleviating cardiac ischemia–reperfusion injury”的文章，發(fā)現(xiàn)了一種在心臟I/R損傷中起著重要作用的lncRNA——lncCIRBIL。該研究揭示了lncCIRBIL在心臟I/R損傷中的作用及其潛在的分子機制。

LncRNA對心臟發(fā)育和各種病理過程（例如冠狀動脈疾病、心肌梗塞和心力衰竭）至關重要。lncRNA在心臟缺血損傷中的特定作用一直是心血管研究領域的重點。為了鑒定參與心臟I/R損傷的lncRNA，研究人員篩選了lncRNA在心臟I/R小鼠模型心臟中的差異表達水平，并發(fā)現(xiàn)lncRNA NONMMUT058343被顯著下調(diào)。為方便起見，研究人員將lncRNA UT058343命名為與心臟損傷相關的抑制bclaf1的lncRNA（lncCIRBIL）。

為了探索lncCIRBIL在心臟I/R損傷中的作用，研究人員委托賽業(yè)生物構建了lncCIRBIL心臟特異性過表達小鼠（IncCIRBIL Tg），并建立了心臟I/R損傷的小鼠模型。與野生型對照相比，lncCIRBIL Tg小鼠中l(wèi)ncCIRBIL的表達顯著增加（圖1D）。LncCIRBIL的過表達顯著降低了I/R小鼠心臟的梗塞面積（圖1E），并改善了心臟功能。研究人員進一步探討了lncCIRBIL對缺氧復氧（H/R）誘導的小鼠心肌細胞損傷的調(diào)節(jié)。與體內(nèi)實驗一致的是，結果都表明了lncCIRBIL是抗心臟I/ R損傷的心臟保護性lncRNA。

圖1. lncCIRBIL的心肌細胞特異性轉基因過表達減輕了心肌缺血再灌注損傷

為了調(diào)查lncCIRBIL的下調(diào)是否對心臟有害，研究人員委托賽業(yè)生物構建lncCIRBIL敲除小鼠來評估lncCIRBIL的缺乏對心臟損傷的影響。結果表明小鼠lncCIRBIL的敲除加重了心臟I/R損傷。與此一致的是，研究人員測試了lncCIRBIL基因敲低在H/R誘導中的作用體外心肌細胞損傷，結果也表明lncCIRBIL的下調(diào)對心臟I/R損傷有害。

為了研究lncCIRBIL對心臟損傷的影響的潛在機制，研究人員進行了RNA pull down以篩選可以結合lncCIRBIL的蛋白質，RNA免疫沉淀（RIP）分析也證明了lncCIRBIL直接與Bclaf1結合。Bclaf1最初被發(fā)現(xiàn)是一種與Bcl2相互作用的蛋白質，該蛋白質主要位于細胞核中，可以被Bcl29隔離到細胞質中。隨后的研究表明Bclaf1可以通過直接激活p53的轉錄來誘導凋亡。在培養(yǎng)的結腸腺癌細胞中，Bclaf1過表達會增加促凋亡蛋白p53和Bax17的水平。與之一致的是，研究人員通過一系列的實驗證實了Bclaf1是心臟I/R損傷中的有害分子。Bclaf1上調(diào)心臟I/R損傷過程中p53和Bax的表達，并增加核中Bclaf1的水平，這表明Bclaf1易位到核中以激活p53和Bax表達是導致心臟I/R損傷的必要步驟。這是Bclaf1的功能及其在心臟I/R損傷中潛在機制的第一個證據(jù)。

此外，在與Bclaf1結合后，lncCIRBIL改變了Bclaf1的細胞分布。lncCIRBIL的過表達限制了細胞質中的Bclaf1，而敲除lncCIRBIL則將其保留在細胞核中。這是Bclaf1核易位的另一個證據(jù)，這是由于lncCIRBIL的下調(diào)引起的心臟I / R損傷的關鍵過程，是心臟I/R損傷的發(fā)病機制。rescuing experiments證實了這一觀點，即部分敲除Bclaf1可以防止lncCIRBIL敲除對心臟I/R損傷的有害影響。同時，lncCIRBIL不會改變Bclaf1的蛋白表達，表明lncCIRBIL與Bclaf1的結合不會影響B(tài)claf1的翻譯或穩(wěn)定性。

總而言之，該研究表明lncCIRBIL和Bclaf1是心臟I/R損傷的關鍵調(diào)節(jié)因子。LncCIRBIL通過將Bclaf1隔離在細胞質中并防止其發(fā)生核易位以激活核中的p53轉錄活性而發(fā)揮其有益作用。

圖2. lncCIRBIL對心臟缺血/再灌注損傷的作用機制示意圖。導致I/ R或H/R損傷惡化的正反饋調(diào)節(jié)通路：I/R或H/R→lncCIRBIL↓→Bclaf1↑→p53↑→lncCIRBIL↓→I/R或H/R 損傷↑。

近10年， lncRNA的研究熱度節(jié)節(jié)攀升。國自然項目中，lncRNA的中標項目數(shù)也不斷增加，成為國自然數(shù)一數(shù)二的熱點之一。如果你對2021年的國自然申請還沒有方向，那么這個熱點值得你考慮一下。

2020年，賽業(yè)生物已經(jīng)為571個課題組免費提供了資質證明，其中262個課題申報成功，成功率高達45.9%！大戰(zhàn)在即，賽業(yè)生物一站式服務平臺可為您免費提供權威且能清晰說明動物或細胞模型構建技術、周期與預算的證明文件，更有腫瘤、神經(jīng)、心血管、免疫等領域專家一對一指導，讓您的申報更具說服力。長按下方圖片二維碼，申請免費提供資質證明，另外您也可以后臺留言或聯(lián)系我們咨詢資質證明相關信息。