心脏疾病中调控RNA结合蛋白RBFox2的机制研究

Heart disease is the number one cause of human death throughout the world. RNA binding proteins (RPBs) play important roles in the formation, morphogenesis and maturation of the heart. Mutation or deletion of those RPBs would lead to different kinds of heart diseases. Our previous works revealed that the RNA binding protein RBFox2 participated in regulating cardiac function in different aspects of gene expression regulation, shun as gene transcription, RNA splicing and protein translation. In addition, RBFox2 was found to be critical for maintaining heart muscle strength and play a key role in the process of heart failure. Thus we established RBFox2 as a key cardioprotective factor. Although we identified a number of cardiac specific downstream proteins regulated by the RBFox2 protein, the regulation of the RBFox2 protein itself is not well understood. Based on our previous studies, this project will focus on studying the molecular mechanism of the regulation of RBFox2 protein during the development of heart disease, identifying the key factor in the regulation of RBFox2 protein in vivo, and exploring the possibility to inhibit heart failure. A mouse model of heart failure, transcriptomics and proteomics approaches and cellular and molecular biology methods will be engaged in this project. The aim is to find mechanisms and factors for the clinical diagnosis of heart disease, and provide clues and evidence for developing targeted drugs for heart disease therapy.

心脏疾病是人类健康的“头号杀手”。RNA结合蛋白（RBP）广泛参与心脏组织的形成、发育以及成熟等过程，其突变或缺失可引发多种心脏疾病。我们的前期研究结果揭示RNA结合蛋白RBFox2在基因转录、RNA剪切和蛋白翻译等基因表达调控层面多方位的参与调控心脏功能，对于维持心脏肌肉的强韧非常重要，在心力衰竭发生过程中起关键作用，并确立RBFox2是一种关键的心脏保护因子。虽然我们找出多个受RBFox2蛋白调控的心脏特异下游蛋白和因子，然而对于RBFox2蛋白本身的调控机制却不清楚。本项目将在我们前期研究的基础上通过小鼠心衰模型，应用转录组学、蛋白质组学以及多种细胞和分子生物学手段，研究心脏疾病发展过程中调控RBFox2蛋白的分子机制，找到并在体确证调节RBFox2蛋白的关键因子, 探讨抑制心力衰竭的可能性，以期望能用于心脏疾病的临床诊断，并为后期开发治疗心脏疾病的靶向药物提供线索和依据。

心脏疾病是人类健康的“头号杀手”。RNA结合蛋白广泛参与心脏组织的形成、发育以及成熟等过程，其突变或缺失可引发多种心脏疾病。我们前期研究结果揭示RNA结合蛋白RBFox2对于维持心脏肌肉的强韧非常重要，在心力衰竭发生过程中起关键作用，然而对于RBFox2蛋白本身的调控机制却不清楚。本项目主要通过小鼠主动脉弓缩窄手术模型，应用miRNA组学、转录组学结合多种细胞和分子生物学手段，探讨心脏疾病发展过程中调控心脏保护因子RBFox2蛋白的分子机制以及挽救心力衰竭的可能性。通过构建心脏疾病模型的不同病理阶段，结合转录组学的证据，我们确证在心衰阶段RBFox2蛋白水平明显下调，然而mRNA水平维持稳定，说明其在翻译水平受到抑制。miRNA高通量测序结果显示，心衰阶段心肌细胞的miRNA大范围上调；而与RBFox2敲除心脏的miRNA图谱结合分析显示，这些上调miRNA包含了大部分直接受RBFox2在转录水平调控的miRNA。通过Ago2 蛋白CLIP-seq实验结合miRNA位点预测，我们发现RBFox2受到多个与心脏疾病相关的miRNA调控，荧光素报告进一步证实，miR-24和miR-125b是直接造成RBFox2蛋白翻译被抑制的关键miRNA。在大鼠乳鼠心肌细胞中导入这些关键miRNAs，确证其能够直接抑制RBFox2蛋白表达，进而下调心脏兴奋-收缩耦联关键蛋白JPH2，并且造成钙信号系统功能紊乱。通过尾静脉注射的方式，系统性地给予miR-34a拮抗剂，能够通过恢复JPH2蛋白并减轻RBFox2缺失所导致的心力衰竭。这些发现揭示RBFox2蛋白作为心脏保护因子，在心衰过程中受多个miRNA共同调控作用；相关的miRNA能用于心脏疾病的临床诊断，为心力衰竭的发生机制以及分子基础提供新的理论依据，可通过miRNA拮抗剂干预心力衰竭，为晚期心脏疾病的治疗提供新思路和新靶点。