miR-122在调控藏族低氧适应过程中的分子机制研究

microRNA (miRNAs) is a kind of endogenous, non-coding and small RNA molecule. It is a critical factor involved in regulation of disease and maintaining biological function. Base on our previous genome-wide scans, we identified that positively selected haplotypes of HIF-2, PHD2 and PPARA were significantly associated with high-altitude adaptation to this highland population Tibetans. Recent results show that circulatory miR-122 was increased in Tibetans and negatively correlated with RBC, hemoglobin and hematocrit. To further identify the mechanism of miR-122 regulating hypoxia adaptation, TFSEARCH, PROMOTER 2.0, and Target-Scan analysis were used, we found that transcriptional activation domain of miR-122 include 6 HIFs trans-acting complementary site and EPO and Bach1 were potential targets of miR-122. It was indicating that miR-122 play an important role in Tibetans hypoxia adaptation. In this study, Luciferase target reporter assay, CLIP-seq, Immunofluorescent assay, qPCR and western blot were used to investigate the mechanism of HIFs and miR-122 play an important role in hypoxia adaptation. It will provide a new theoretical basis for hypoxia adaptation but also provide a new high altitude disease screening and diagnosis molecular target.

microRNAs(miRNAs)是一类内源、非编码、单链的小分子RNA，在维持人类正常的生理功能及疾病的发生发展中具有重要的调控作用。本课题组先前的研究证实了HIF-2、PHD2、PPARA等基因多态性与藏族低氧适应的相关性，近期的研究结果表明循环miR-122在藏族人群血浆中表达升高并与红细胞数、血红蛋白含量、红细胞压积呈负相关，进一步的生物信息学软件分析发现，在miR-122的转录激活区存在HIFs家族反式作用序列互补的位点并且miR-122可靶向调控EPO及Bach1的表达水平，提示：miR-122在藏族低氧适应的过程中或发挥重要的调控作用。本项目拟采用荧光素酶报告法、免疫共沉淀等分子生物学技术在临床、整体动物及细胞分子水平确证miR-122调控低氧通路及低氧适应的分子机制，为低氧适应的基础研究及高原病的发病机制提供新的理论基础，也为急慢性高原病的诊断、预防与治疗提供新的分子靶标。

以往对于藏族低氧适应主要集中在高原适应的生理学、病理生理学及遗传学的研究，对其分子生物学机制，特别在慢性低氧环境下小分子RNA对藏族高原适应过程中的调控机制不十分清楚。课题组首先通过基因芯片技术和Real-time PCR等分子生物学技术考察了高原世居藏族、高原移居汉族、慢性高原病患者血浆miRNAs表达差异，继而结合慢性低氧的小鼠模型和急性低氧的大鼠模型考察了miR-122对造血干祖细胞分化的调控及对肺动脉高压的保护作用。结果显示miR-122等12个miRNAs在藏族人群中表达水平升高而在慢性高原病患者体内下降。在体外水平对miR-122与HIFs家族相互作用进行了研究，发现miR-122可下调HIF-1α的表达水平，从而降低机体低氧刺激的敏感性，这可能是藏族低氧适应的分子机制之一；课题组通过基因芯片及Real time PCR分子生物学方法考察了慢性高原病患者血浆循环miRNAs的变化，并结合Targetscan等生物信息学的方法预测了相关miRNAs的靶基因及其生物学功能，绘制了以循环miRNAs及其靶蛋白为基础的慢性高原病调控网络及其所涉及的生物学功能，为慢性高原病发病机制的阐明及早期诊断提供了理论依据；目前广泛认为高原红细胞增多症仅是由于过度的红细胞增生所导致，课题组首次发现低氧可以抑制红细胞衰亡从而加重红细胞的增多，这丰富了现有对高原红细胞增多症发病机制的认识，并且miR-122对铁离子吸收与转运的关键蛋白Hepcidin具有调控作用，这表明miR-122还参与体内铁离子的调节，这也在一定程度上阐明了藏族低氧适应及慢性高原病低发生的机制；课题组首次发现miR-122可以靶向调控EPO，并在体内外水平明确了miR-122及EPOR/JAK2在红系干祖细胞分化尤其是CD71+、Ter119+有核红细胞分化的调控机制，并且在体内水平过表达miR-122后发现可以显著降低骨髓CD71+、Ter119+有核红细胞的数量，这将后续红细胞增多症的预防与治疗提供了新的靶点；课题组首次在动物体内水平证实了miR-122对急性低氧引起的肺动脉高压具有保护作用，并进一步在体内水平确证了miR-122通过调控Bach1/HO-1从而调节机体内源性CO水平，继而在急性低氧环境下对肺动脉高压产生保护作用，这为后续高原肺水肿的预防提供了新的思路。