LncRNA-CFAL通过抑制SERCA2a调控心力衰竭的作用与分子机制

Sarcoplasmic reticulum calcium pump (SERCA2a) is a key protein regulating myocardial contractility, and its impairment of expression and function is the critical reason for cardiac pump dysfunction / heart failure. LncRNAs is an important molecule regulating cardiac diseases. Recently, LncRNA-ZFAS1 has been shown to regulate cardiac function by inhibiting SERCA2a expression by our group(Circ Res, 2018, Co-author). My group found another cardiac systolic function related lncRNA (CFAL) at the same time. The preliminary results are as follows: 1) the expression of CFAL is upregulated in failure heart of mice; 2) Cardiac function of CFAL transgenic overexpression mice decreased significantly, with reduced myocardial contractility and expression of SERCA2a ; 3) CFAL binds to the transcription factor SP-1 and SERCA2a . We hypothesize that CFAL reduces the expression of SERCA2a by combining with SP-1 and SERCA2a, resulting in calcium handling disorder and heart failure . We will use transgenic, knockout animal models and various molecular biological methods to elucidate the function of CFAL both in vitro and in vivo, and reveal its molecular mechanism.

肌浆网钙泵（SERCA2a）是调节心肌收缩力的关键蛋白，其表达与功能受损是心脏泵功能障碍/心力衰竭发生的关键原因。LncRNAs是一类调节心脏疾病的关键分子，我们课题组新近发现LncRNA-ZFAS1通过抑制SERCA2a表达调节心脏功能（Circ Res，2018，共同作者）。申请人小组同期发现另一个调节心脏收缩功能的lncRNA（CFAL），前期结果如下： 1）CFAL在心力衰竭小鼠心脏中表达上调；2）CFAL转基因过表达小鼠的心脏功能明显减退，心肌细胞收缩力降低，SERCA2a蛋白表达减少；3）CFAL与转录因子SP-1和SERCA2a均相结合。我们假设：CFAL通过与SP-1和SERCA2a结合，减少SERCA2a蛋白的表达量，导致心肌细胞钙循环障碍、心力衰竭。我们将应用转基因、基因敲除模式动物以及多种分子生物学方法，从离体和在体水平阐明CFAL的功能，并揭示其分子调控机制。

心力衰竭是多种心血管疾病如冠心病、高血压、瓣膜病等的终末阶段，表现为心脏的泵功能减弱，严重时可致患者死亡。钙离子在心肌的收缩和舒张中发挥关键作用，钙循环失调是心肌收缩功能异常/心力衰竭的重要原因，改善心肌细胞钙循环是心力衰竭治疗药物的主要机制之一。SERCA2a 是维持SR 正常功能的一个关键蛋白分子，舒张期胞浆内大部分Ca2+由SERCA2a 将其重吸收至SR 内储存，这既降低了细胞内钙浓度，使心肌舒张，又保证SR 有足够的Ca2+储备，以完成下一次收缩。.LncRNAs是一类调节心脏疾病的关键分子，我们前期研究发现lncDACH1在TAC诱导的心衰小鼠和心衰患者中显著上调。这促使我们做出研究假设：lncDACH1是调控心力衰竭的关键靶点。结果如下：1）心肌细胞特异性过表达lncDACH1降低小鼠心脏功能，钙瞬变和钙池，SERCA2a的蛋白水平明显下调；2）心肌细胞特异性敲除lncDACH1不影响小鼠心脏功能，但明显增大钙瞬变和钙池，SERCA2a的蛋白水平明显上调；3）lncDACH1 CKO小鼠抑制TAC诱导心力衰竭小鼠的心脏功能，钙瞬变，钙池减小和SERCA2a的蛋白水平下调；4）腺病毒过表达和敲减lncDACH1对小鼠心脏功能和钙瞬变的影响与模式动物结果一致；5）lncDACH1的干扰腺病毒抑制TAC诱导心力衰竭小鼠心脏功能减弱和钙瞬变减小；6）lncDACH1的干扰腺病抑制TAC诱导的SERCA2a的蛋白水平下调，不影响其它钙处理蛋白PLN，Cav1.2，NCX1和RYR2的表达；7）离体实验结果表明lncDACH1通过抑制SERCA2a的泛素化降解调节蛋白的表达。以上结果说明lncDACH1通过作用于SERCA2a影响心肌细胞钙调节过程调节心脏功能，而其对SERCA2a的作用机制是促进SERCA2a的泛素化降解。因此，lncDACH1可以作为心力衰竭临床治疗的新靶点。