Snapin磷酸化改变对房颤病理条件下Cav1.3表达调控的影响及其机制研究

It is reported that genetic deletion of Cav1.3 Ca2+ channels in mice resulted in marked increases in its susceptibility to the atrial fibrillation. But its underlying mechanisms are largely unknown. We previously found that Snapin, a novel Cav1.3 associated protein identified by us, participated in the regulation of Cav1.3 expression. We further observed that an up-regulation of Snapin while a down-regulation of Cav1.3 is occurrred in tachypaced HL-1 cells. Of note, using proteomic approach, we found the significant changes in the status of phosphorylation at Ser50 and Thr117 of Snapin in the right appendages from AF patients, strongly suggesting that the alteration of Snapin expression or phosphorylation and resultant down-regulation of Cav1.3 may be a fundmental basis of AF associated Cav1.3 dysregulation.Therefore, the present study aim to investigate effects of Snapin expression and phosphorylation on the regulation of Cav1.3 and the molecular mechanisms underlying Cav1.3 dysregulation in AF using patch-clamp techniques combined with cell and molecular analysis. It will provide new insight into the development of novel angents to directly modulate Cav1.3 for anti-arrhythmias.

已知，Cav1.3基因敲除小鼠发生房颤的易感性显著增强，但其详细机制尚不清楚。本课题组前期研究发现了Cav1.3相互作用蛋白Snapin，并证明其通过抑制Cav1.3膜表达而导致ICaL电流密度降低。利用快速起搏诱导房颤的细胞模型我们进一步发现，Cav1.3蛋白表达显著减少而Snapin表达增强；用房颤病人样品进行蛋白质组学研究的结果显示，Snapin第50位Ser和第117位Thr的磷酸化状态改变。这强烈暗示Snapin表达和磷酸化活性的改变可能是房颤时Cav1.3下调及ICaL密度失调的重要分子基础。本课题拟以房颤细胞模型和病人样本为对象，用电生理结合现代细胞与分子生物学手段，研究Snapin表达和磷酸化状态改变对Cav1.3钙通道的影响，探讨其在房颤时下调Cav1.3 的细胞分子机制。以期为设计和研发基于Cav1.3表达调控的抗房颤药物提供充分的理论依据。

心房纤颤（atrial fibrillation，AF）是在临床中最常见的维持性心律失常，在人群中有较高的发病率与致死率。受人口老龄化、慢性心脏病及其它因素影响，我国更是房颤卒中的重灾区, 有效预防和治疗AF 迫在眉睫， 因而阐明 AF 发生与维持的病理机制尤为重要。临床和动物实验研究发现，其中以动作电位时程缩短（action potential duration, APD）心房有效不应期（atrial effective refractory period, AERP）缩短及频率自适应性降低为典型特征的电重构是 AF 发生与维持的重要电生理基础。而电重构的本质则是离子通道表达和功能的改变，本研究主要集中在离子通道Cav1.3的表达与功能的变化上。. 已知，Cav1.3基因敲除小鼠发生房颤的易感性显著增强，但其详细机制尚不清楚。本课题组前期研究发现Cav1.3相互作用蛋白Snapin，并证明其通过抑制Cav1.3膜表达而导致ICaL电流密度降低。利用快速起搏诱导房颤的细胞模型我们进一步发现，Cav1.3蛋白表达显著减少而Snapin表达增强；用房颤病人样品进行蛋白质组学研究的结果显示，Snapin第50位Ser磷酸化状态发生改变。本研究以房颤细胞模型和病人样本与稳转的Cav1.3的HEK293细胞株为研究对象，用电生理结合现代细胞与分子生物学手段，研究Snapin表达和磷酸化状态改变对Cav1.3钙通道的影响，探讨其在房颤时下调Cav1.3 的细胞分子机制。. 本研究结果发现HEK293细胞中Ser50的磷酸化与Cys60的天冬氨酸化会上调Cav1.3的表达，而过表达Snapin本底的表达下调Cav1.3的表达（图三）；并且临床房颤病人样品的实验结果也证实了房颤发生时Snapin下调Cav1.3的表达（图五）， 由此我们可以看到房颤发生时，Snapin的磷酸化状态有助于Cav1.3的表达与功能提高，该发现为我们对针对Snapin 调控Cav1.3表达的囊泡运输机制奠定了前期实验基础。临床上，AF发生与维持具有多样性与复杂性，由于Cav1.3在心房高表达，故本项Snapin调控Cav1.3表达机制的研究将为针对靶向心房Cav1.3有关而不影响心室的抗房颤药物设计提供重要理论依据，同时也为抗AF提供更多的治疗选择，使基础理论研究成果更具有临床实用性。