CKIP-1 mRNA作为ceRNA对模拟失重导致心肌重塑的调控及机制研究

The molecular mechanism research of cardiac remodeling under weightlessness is important to make astronaut recover from unloading-induced cardiovascular changes by spaceflight. microRNA and ceRNA (competing endogenous RNA) play an important role in the fine-tuning of gene expression, however the function of ceRNA in cardiac remodeling induced by weightlessness was unknown.CKIP-1 was found to be an inhibitor of pressure overload induced cardiac remodeling. Our previous research showed the ckip-1 mRNA level was downregulated in cardiac remodeling induced by simulated weightlessness, and ckip-1 mRNA could interact with Let-7,which indicated ckip-1 mRNA had the potential function of ceRNA.In this project, RNA will be extracted from the hearts for RNA analysis. Deep RNA sequencing is adopted for the profiling of RNA and revealing the differential expression of all kinds of RNA, and we will further study and verify the regulation of CKIP-1 on Let-7 targets as ceRNA through in vitro –cell experiments and in vivo-Ckip-1 3′UTR transgenic mice. We try to get a more comprehensive understanding about the regulation of cardiac remodeling induced by simulated weightlessness in the view of ceRNA regulation.

航天飞行后心血管失调的机理及其对抗措施问题的解决首先要了解失重状态下心肌重塑发生的分子机制。基于microRNA 的竞争性内源RNA (ceRNA)作为基因组转录后发挥调控作用的关键机制，如何实现对失重下心肌重塑的调控还不清楚。我们前期发现CKIP-1蛋白是压力过负荷诱导心肌重塑的关键调控因子，预实验显示CKIP-1 mRNA在尾吊小鼠心肌中表达是下降的，同时CKIP-1 mRNA可以与Let-7靶向结合，具有发挥ceRNA作用的潜力。因而本项目在前期对尾吊动物心肌组织进行深度测序的基础上，寻找基于CKIP-1 mRNA和Let-7的ceRNA作用靶点，利用CKIP-1 3′UTR心肌特异转基因小鼠和体外细胞实验深入研究CKIP-1 mRNA作为ceRNA对Let-7靶分子的调控作用，以及该机制对模拟失重条件下心肌重塑发生的影响，从ceRNA的角度揭示在模拟失重状态下心肌重塑的发生机理。

航天飞行后心血管失调的机理及其对抗措施问题的解决首先要了解失重状态下心肌重塑发生的分子机制。CKIP-1蛋白是压力过负荷诱导心肌重塑的关键调控因子，本项目结果显示CKIP-1 mRNA在尾吊小鼠心肌中表达是下降的，同时CKIP-1 mRNA 的CDS与3’UTR的变化趋势是不一致的，利用构建的CKIP-1 3’UTR转基因小鼠和CKIP-1 KO小鼠进行杂交，成功构建全身敲除CKIP-1 CDS同时心肌过表达CKIP-1 3’UTR小鼠，研究CKIP-1 CDS区与 CKIP-1 3’UTR对心脏功能的调控及对下游信号通路影响的差异性，证实CKIP-1 3’UTR以独立于CKIP-1 CDS区和CKIP-1蛋白的形式发挥对心肌重塑的调控作用；通过生物信息学软件预测并验证CKIP-13 ’UTR能够特异性和let-7 miRNA靶向结合。并证实参与CKIP-1 3’UTR表达调控的 let-7f靶分子是钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶2(CAMKK2)。明确CKIP-1 3’UTR作为 ceRNA发挥的生理作用，通过影响CAMKK2下游关键分子AMPK进而调节心肌代谢，改善心肌病理性重构。利用构建的CKIP-1 3’UTR心肌特异转基因小鼠在体研究了CKIP-1 3’UTR区对心肌重塑的调控作用，分别采用主动脉缩窄构建小鼠病理性心肌肥大模型以及尾吊模拟失重诱导小鼠心肌萎缩的模型，验证CKIP-1 3’UTR对不同因素诱导心肌重塑的调控作用。通过小动物超声心动，组织形态学以及心肌重塑基因的检测等证实CKIP-1 3’UTR心肌内过表达抑制模拟失重和压力过负荷诱导心肌重塑的发生。本项目从CKIP-1 mRNA的3’UTR区域入手研究失重或模拟失重状态下心肌重塑的发生机制，首次利用模式小鼠证实3’UTR以独立于CDS区域的方式发挥对心肌重塑的调控作用，为航天飞行后心血管失调的机理及其对抗措施问题的研究提供新的思路和研究基础。