心肌β2肾上腺素受体（β2-AR）磷酸化修饰在心力衰竭中的作用及机制研究

Heart failure is a common and complex clinical syndrome with a poor prognosis and very high mortality. Cardiac β-ARs are desensitized in heart failure presumably via phosphorylation by protein kinases PKA and/or GRK2/5 which play an important role in heart failure. Our previous studies suggested that the different patterns of β2-ARs phosphorylation could induce diverse signaling pathways and physiological functions in cardiac myocytes. We hypothesize that β2-ARs could be involved in heart failure through a certain pattern of phosphorylation. Therefore, we will use mass spectrometry and specific phosphorylation antibody to identify the phosphorylation sites of β2-AR and distinguished the phosphorylation patterns of β2-ARs by different kinases in cardiac myocytes. The RNA interfere, mutagenesis and transgenic mouse model will also be used to determine the distinct signaling pathways and functions involved in different patterns of β2-AR phosphorylation, specifically GRK5-mediated pattern of β2-AR phosphorylation and how they affect heart failure. This proposal will focus on different patterns of β2-AR phosphorylation to explore the molecular mechanism of heart failure, which will provide us a new insight for the prevention and treatment of the heart failure on the target of β-AR.

心力衰竭（心衰）是多种心血管疾病共同的终末器官损害，死亡率高，是临床上亟待解决的重大问题。心衰时β-AR可能通过磷酸化发生脱敏，而且调节受体磷酸化的激酶PKA、GRK2/5在心衰过程中起重要作用。我们前期的研究结果表明心肌细胞中β2-AR磷酸化模式（使受体的不同位点发生磷酸化）的差异可导致β2-AR产生不同的信号，并介导心肌收缩、受体内化、脱敏等生理功能差异。我们认为受体激酶参与心衰过程与其磷酸化β2-AR的模式有关。为此，我们将通过质谱及特异性磷酸化抗体鉴定不同受体激酶诱导β2-AR磷酸化模式的差异；应用RNA干扰, 基因突变及转基因小鼠等技术从细胞水平和整体动物水平观察不同β2-AR磷酸化模式，特别是GRK5介导的磷酸化模式，对心肌细胞信号及功能的影响以及在心衰发展过程中的作用。本研究将从β2-AR磷酸化角度阐明心衰的相关分子机制，并为以β-AR为靶点的心衰防治提供新的思路。

心力衰竭（心衰）是多种心血管疾病共同的终末器官损害，死亡率高，是临床上亟待解决的重大问题。心衰时β-ARs可能通过磷酸化发生脱敏，而且调节受体磷酸化的激酶PKA、GRK在心衰过程中起重要作用。项目的研究结果发现心肌细胞中在激动剂肾上腺素（EPI）和去甲肾上腺素（NE）作用下，β2-AR磷酸化模式至少在S355/356，S262位点被GRK2和PKA磷酸化，但S345/346位点（PKA磷酸化）不发生磷酸化，该磷酸化模式可导致β2-AR产生特定的信号，并介导心肌收缩、受体内化、脱敏等生理功能。我们通过定点突变改变相应的磷酸化位点进一步观察这种磷酸化模式的生理作用，并发现当S355/356位点突变时，激动剂不再引起受体发生内化，提示该磷酸化模式可能参与心衰过程。而当突变S261/262,345/346位点时，并不影响激动剂导致的受体内化过程。我们也发现持续激动剂的存在也影响β2-AR的磷酸化模式，进而改变受体复敏过程，并进一步影响心肌细胞对激动剂的反应效果。通过药理学实验，验证了改变受体磷酸化模式对受体内化，心肌细胞收缩功能的影响。最后我们还发现，β-arrestin参与了β2-AR磷酸化模式调节受体功能和心肌功能，在心衰发展过程可能发挥重要作用。该项目的完成将从β2-AR磷酸化角度阐明心肌细胞中受体的调节作用，对β2-AR磷酸化模式调节心衰过程提供潜在的相关分子机制，并为以β-AR为靶点的心衰防治提供新的思路。 该项目总体目标基本完成，总体研究成果发表相关SCI论文4篇，会议摘要3篇，并培养研究生5名。