人类心脏特异表达基因PYGO1在心肌肥大中的作用研究

To reveal the molecular mechanisms of cardiac hypertrophy, the applicant have cloned a human heart-specific expression gene PYGO1. The function of the gene in the adult heart is not reported until now. The applicant found that the PYGO1 gene might be involved in cardiac hypertrophy. In this project, the applicant will continue to study the role and molecular mechanism of PYGO1 in cardiac hypertrophy by using cell line, mouse model of cardiac hypertrophy, transgenic mice model and human samples of cardiac hypertrophy. The applicant will use gel shift retardation, chromatin immunoprecipitation, western blot, in situ hybridization and immunohistochemistry to study the relation between PYGO1 gene and the occurrence of cardiac hypertrophy, its role in the course of cardiac hypertrophy, the possible signaling pathway and the potential transcriptional regulation mechanism of cardiac hypertrophy. This project will clarify the role of PYGO1 gene in cardiac hypertrophy and its mechanism for cardiac hypertrophy.

申请人克隆了一个只在成体心脏特异表达的人类基因PYGO1，该基因可能在成体心脏中起功能作用，但目前尚无这方面的研究报道。申请人的前期研究结果提示PYGO1基因可能与成体心肌肥大的发生有关。本研究拟进一步利用细胞系、小鼠心肌肥大模型、转基因小鼠模型以及人类心肌肥大病理标本，对PYGO1基因在心肌肥大中的作用及其分子调控机制进行研究。主要采用凝胶阻滞实验、染色质免疫沉淀、Western blot、原位杂交和免疫组化等方法，研究PYGO1基因与心肌肥大发生的关系、其在心肌肥大反应过程中的作用、可能参与的心肌肥大信号途径以及转录调控的机理。本研究对阐明PYGO1基因在心肌肥大中的作用及调控途径具有十分重要的理论意义。

申请人前期的研究工作基础表明，PYGO1基因可能与成体心肌肥大的发生有关。本项目在前期工作的基础上，从分子、细胞、动物模型及人类患者样本等不同水平，针对PYGO1基因在心肌肥大中的作用及其分子调控机制进行了研究。利用酵母双杂交、亚细胞共定位和免疫共沉淀分析，证明PYGO1基因通过与ANKRD1基因相互作用，共同调控心肌肥大的发生。利用新生大鼠原代心肌细胞，通过腺病毒载体过表达、RNAi以及诱导心肌细胞肥大，证明在肥大的心肌细胞中，PYGO1基因与ANF、β-MHC和SK-α-actin等心肌肥大标志基因共同参与了心肌肥大的发生。利用Western blot检测小鼠成体组织，发现PYGO1蛋白主要在心脏、小肠和肾脏中有表达。利用主动脉狭窄术建立心肌肥大小鼠实验模型，结合RT-PCR，证明PYGO1基因参与了心肌肥大的反应过程。通过构建ISO诱导的病理性小鼠心肌肥大模型，利用RT-PCR 和Western blot，证明在RNA水平和蛋白质水平上，PYGO1在心肌肥大小鼠心脏中的表达量均明显高于正常小鼠，PYGO1基因对心肌肥大可能具有正调控作用。通过构建PYGO1转基因小鼠模型，利用M型超声心动图、病理解剖及RT-PCR，证明PYGO1可以自主诱导病理性心肌肥厚的发生、发展。利用收集的正常人心脏样本及部分原发性心肌肥大患者样本，分析PYGO1与心肌肥大标志基因ANF和SK-a-actin的表达情况，显示在人类原发性心肌肥大患者标本中，PYGO1与心肌肥大标志分子的表达均明显高于正常组。研究表明，PYGO1是心肌肥大的关键因子，并有望成为心衰早期治疗的一个新靶点。作为经典Wnt信号的重要成员，PYGO1对成体心脏功能的作用可能并不完全依赖于经典Wnt信号通路，而是充当连接Wnt信号途径与Nodal信号途径的一个关键结点，在它们之间起重要的交互作用。项目实施期间，共计在PLoS ONE、J Muscle Res Cell Motil、Curr Mol Med和Int J Cardiol等国内外有影响力的学术期刊上发表基金标注的论文8篇，培养博士及硕士研究生共9名。