长链非编码RNA 2700086A05Rik参与肺纤维化疾病的分子机制研究

The incidence of pulmonary fibrosis in China has been increasing and the effective treatment is lacking, the acute exacerbation of these disease,has becoming the heavy burden for emergency medicine. In addition to genetic mutations, the pathogenesis of pulmonary fibrosis is closely linked to epigenetic abnormality. Therefore identifying the epigenetic regulators of pulmonary fibrosis may lead to novel therapeutic targets. Using microarrays, lncRNA 2700086A05Rik (A05Rik) was identified as a long non-coding RNA (lncRNA) that was significantly overexpressed in pulmonary fibrosis tissues compared to tissues from normal mice lung. Preliminary studies showed that A05Rik had a human homologue and was highly expressed in multiple fibrosis models. Overexpression of A05Rik in A549 cells line inhibited the expression of its predicted target gene HOXA3 and led to expression change of the marker protein of fiborsis. These findings suggest that A05Rik could be an important regulator of pulmonary fibrosis. The current study aims to further investigate the effect and mechanism of A05Rik in pulmonary fibrosis through gain and loss-of-function approaches and might provide novel mechanism and therapeutic strategies for treatment of the disease on its early stage.

肺纤维化发生率在我国日益增加，急性加重期尤以急诊常见，目前尚缺乏有效治疗手段。已知除基因突变外，大多数肺纤维化形成与表观遗传学更为密切，因此寻找表观遗传调控因素可能成为治疗新途径。lncRNA 2700086A05Rik是我们通过芯片技术筛选出的、从肺纤维化动物模型中获得的、差异高表达于纤维化肺组织的长链非编码RNA。前期研究发现：2700086A05Rik存在人同源序列，在多个纤维化模型中均高表达；在人肺泡上皮细胞株A549中过表达2700086A05Rik不仅可以抑制其潜在靶基因HOXA3的表达，还能够诱导纤维化标志性蛋白的表达改变，提示lncRNA 2700086A05Rik可能是参与肺纤维化发生的重要调控因子。本研究拟采用过表达与抑制策略，进一步探讨lncRNA 2700086A05Rik在肺纤维化形成中可能的作用机制，以期为急诊早期肺纤维化的治疗提供新靶标与思路。

特发性肺纤维化（IPF）是一种慢性致死性肺疾病，以成纤维细胞群的异常积累和细胞外基质的沉积为主要病理生理特征。在过去的十年中，非编码RNA的生物学重要性日益受到重视。然而目前在IPF疾病中的分子机制仍然不甚明确。本课题研究中，我们建立了百草枯腹腔注射给药致肺损伤和慢性肺纤维化小鼠模型，通过转录组测序和微阵列芯片技术，我们获得并描述了一组长链非编码RNA的表达，在百草枯致纤维化肺组织中，鉴定出513个上调、204个下调的长链非编码RNA。GO分析揭示了差异表达的lncRNA主要作用于细胞分化、上皮形态生成以及损伤修复等过程。通路分析提示与EMT过程相关。更进一步，我们鉴定了一个在纤维化组织中上调的物种间高度保守的lncRNAs，2700086A05Rik（以下简称A05Rik），根据生物信息学软件，预测HoxA3可能是A05Rik的调控靶点。小鼠肺纤维化模型中发现HoxA3表达明显下调；体外试验发现HoxA3确实可以调控HBEc及A549的EMT，说明HoxA3是EMT发生的关键基因。lncRNA A05Rik在细胞内主要定位为胞核发挥作用。在人肺泡上皮细胞系A549或者原代人支气管上皮细胞（HBEc）中过表达A05Rik均可以抑制HoxA3的表达，同时影响基因和蛋白层面的多组EMT标记物的表达以及细胞形态学的改变。而A05Rik表达抑制可以阻断TGF-β1诱导的HBEc及A549 EMT发生。进一步机制探讨发现：lncRNA A05Rik通过HoxA3参与百草枯（PQ）以及TGF-β1诱导的HBEc及A549 EMT的发生：A05Rik过表达可以抑制HoxA3的表达；HoxA3被干扰后，A05Rik对EMT的调控作用不存在。因此A05Rik促进纤维化过程的作用是通过抑制HoxA3基因的表达完成的。综上所述，本课题结果揭示了在肺纤维化过程中的lncRNA的关键作用，为包括百草枯中毒致肺纤维化在内的一系列间质性肺病的干预或逆转提供新的靶标和治疗新线索。