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環狀RNA通過與蛋白PDK1和Akt互作促進心肌修復
點擊次數:3291 發布日期:2017-11-8  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負

    作者所在課題組主要從事microRNA和circRNA在心臟疾病發生發展過程中的分子機制研究。近期,其實驗室用Arraystar circRNA芯片對不同年齡段的心肌病組織樣本進行篩查,發現在新生兒心肌病組織中高表達的circ-Amotl1通過與蛋白PDK1和Akt的互作在心肌修復過程中發揮積極作用。該文章發表在國際期刊Theranostics上(影響因子8.712)。(芯片實驗由康成生物提供技術服務)

研究背景: 
    據WHO統計,缺血性心臟病是導致死亡的主要原因之一。雖然心肌在梗死后具有一定的再生能力,但這有限的重塑性通常是不夠的。心肌損傷可誘導心肌細胞和心肌成纖維細胞衰老和死亡。死細胞逐漸取代纖維瘢痕,擾亂正常的心室結構和功能。至關重要的是,心肌的年齡增長或衰老降低了其重塑再生的能力,這又進一步加劇了心血管疾病和損傷的風險。理解心臟重塑和心衰老的分子基礎,對于這個嚴重的疾病的治療和發展十分關鍵。 

    Akt在細胞增殖、生存和凋亡等多種細胞過程中起著重要作用。正常情況下,Akt在細胞質中處于非激活狀態。磷酸肌醇依賴蛋白激酶(PDK)可以磷酸化Akt,使其成為pAkt,進入細胞核發揮調控作用。楊教授最近發現一類新非編碼 RNA(circRNA)可能在心臟重塑的細胞周期進程中起著至關重要的作用。楊教授已經發現有些circRNAs已經證明可以發揮miRNA海綿作用,但大部分的作用機制尚不清楚。之前研究發現,circ-foxo3在衰老表型受傷的心肌中高表達并且可以導致衰老。楊教授推測,circRNAs可能在調節心肌組織再生中發揮重要作用。 

研究思路: 
    為了研究CircRNA在心肌修復中發揮的作用,作者選取了3個新生兒心肌病及3個老年心肌病混合組織樣本運用美國Arraystar circRNA芯片進行高通量篩選。從樣本中篩選到具有兩倍以上差異的分子,并從中挑選了宿主基因在心肌病中有報道的circ-Amotl1分子作為后續研究的指標。circ-Amotl1在新生兒心肌樣本中顯著高表達,其來源于Amotl1基因(Angiomotin-like 1)的第三外顯子,為單一外顯子形成的circRNA分子。qPCR驗證表明,隨著年齡的增加,circ-Amotl1的表達呈現逐漸下降趨勢。

    在功能研究方面,作者構建circ-Amotl1過表達載體,在MCF7和YPEN等多個細胞系中驗證,發現該circRNA可促進細胞增殖并抑制凋亡。針對circ-Amotl1進行RNAi則抑制增殖并促進凋亡。在四環素(DOX)誘導的心肌病小鼠模型中,對小鼠注射circ-amotl1質粒能夠顯著緩解心肌癥狀。 

    在分子機制方面,文章重點驗證了過表達circ-Amotl1會引起pAkt增多,并且抑制Akt會抑制circ- Amotl1對細胞增殖的影響。進一步,作者通過RIP實驗拉取circ-Amotl1的復合物,證明其不是通過miRNA海綿來發揮作用,而是通過結合Akt和PDK1,激活Akt通路,促進其入核調控來發揮作用。 

研究路線:

結果展示:

圖一:Arraystar CricRNA芯片篩選的差異circRNA聚類圖

圖二:circ-Amotil在基因組中與宿主基因Amotl1的位置關系示意圖

圖三:qPCR驗證circ-Amotil在新生兒中高表達,隨著年齡升高表達降低

圖四:circ-Amotil1通過結合Akt和Pdk1,促進Akt磷酸化及轉運入核,從而促進心肌細胞增殖

研究意義: 
    本文通過Arraystar circRNA芯片對不同年齡病人的心肌組織進行篩選,探究了circRNA在心肌修復中的作用。研究表明,circ-Amotl1是新生兒心臟中高表達分子并可以增強心肌功能。circ-Amotl1通過結合Akt和PDK1,誘導Akt磷酸化和pAkt核轉運,激活Akt信號通路,促進細胞存活和增殖,并在DOXs誘導的心肌病中起到?;ぷ饔?。circ-Amotl1可作為心肌修復潛在治療劑。 

原文出處: 
A Circular RNA Binds To and Activates AKT Phosphorylation and Nuclear Localization Reducing Apoptosis and Enhancing Cardiac Repair. Theranostics.2017; 7(16):3842-3855


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