CHK1激酶通过磷酸化修饰组蛋白H3启动心肌梗死后心肌再生的功能及相关机制研究

Myocardial infarction is one of the leading causes to human death, and regeneration of myocardial cells after myocardial Infarction has become a research topic of high interest in recent years. Mammalian hearts maintain potential for regeneration within 7 days after birth, which provides a good study platform for exploring the mechanism of adult cardiac regeneration. CHK1 kinase promotes cell proliferation and cancer induction through phosphorylated histone H3. CHK1 kinase is screened out using quantitative phosphoproteomics technology. CHK1 kinase is activated during neonatal cardiac regeneration, while a loss of its expression occurs in the adult heart. Inhibition of CHK1 kinase activity could significantly reduce the level of myocardial cell proliferation. These findings suggest CHK1 kinase might effect myocardial regeneration that occurs after neonatal cardiac injury. In this study, we will verify the regeneration function of CHK1 kinase on newborn and adult myocardium post myocardial infarction by kinase-specific inhibitor, and construct myocardium over-expression transgenic mice based on previous research works, and discuss the correlated mechanism of inducing cardiomyocyte proliferation by phosphorylated histone H3. Finally, preliminary functional verification will be taken in human fetal cardiomyocyte to provide relevant evidence for clinical application. This study will explore a new theoretical basis and direction for the regeneration of myocardial repair post myocardial infarction.

心肌梗死是目前导致人类死亡的主要疾病之一，梗死后心肌的再生治疗成为近年来研究热点。哺乳动物心脏在出生后7天内保持完全再生能力，为探索启动成年心肌再生机制提供了较好的研究平台。CHK1激酶通过磷酸化组蛋白H3途径促进细胞增殖和癌症发生。目前，我们通过定量磷酸化蛋白组学技术筛选获得CHK1，该激酶在新生心脏再生过程中被广泛激活，而在成年心脏中表达丢失；抑制其活性显著降低心肌细胞增殖水平。我们推测CHK1激酶通过磷酸化修饰组蛋白H3途径参与启动新生心脏再生程序。为此在前期工作基础上，将运用CHK1激酶特异性抑制剂和心肌过表达CHK1转基因小鼠，双向验证其对新生心脏再生能力的影响及可能的磷酸化修饰组蛋白H3途径；并在成年小鼠心脏中过表达CHK1，探索其对成年心脏梗死后的治疗作用；最后在人胚胎干细胞系进行初步功能验证，为临床转化提供依据。本研究将为临床心梗后心肌修复的再生治疗提供新的理论依据和方向。

心肌梗死是缺血性心脏病最严重的临床后果，由于人类心肌细胞再生能力有限，心梗治疗的长期预后不佳。而在哺乳动物中新生心脏维持着短暂的再生能力，这为探索启动成年心肌再生机制提供了较好的研究平台。蛋白激酶是一类可以催化底物蛋白磷酸化的酶，参与调节细胞的生长、分化、增殖和凋亡；且调节心肌细胞内蛋白激酶表达和活性，可以显著影响心肌细胞的内源性增殖能力，改善心梗预后。因此，对缺血损伤的新生心肌进行系统磷酸化蛋白组学分析有助于确定参与新生心脏再生的关键通路。.我们通过新生小鼠进行LAD结扎构建心肌再生模型，对梗死边缘区心肌进行定量磷酸化蛋白组学分析，首次揭示了新生小鼠心梗后的蛋白激酶-底物调控网络。研究分析显示包括CHK1激酶在内的58个激酶磷酸化水平上调。我们再以ICR-CD1新生小鼠和成年小鼠为实验对象，验证CHK1激酶对心肌再生的影响。我们发现CHK1过表达可促进新生心肌细胞的增殖能力；在新生小鼠体内，CHK1的下调抑制了心肌细胞的增殖和再生能力。而在成年小鼠中，梗死边缘区CHK1过表达上调了mTORC1/P70S6K通路，进而促进心肌增殖和修复，显著改善心功能；另外抑制mTOR活性可降低心肌的体内外增殖能力。.因此，我们的研究表明新生心肌的定量磷酸化蛋白组学分析可以帮助识别心肌再生过程中的重要信号通路。CHK1是促进新生心肌再生的关键信号通路，成年心肌过表达CHK1可通过激活mTORC1/P70S6K通路促进成年心脏心梗损伤后的再生修复。CHK1可成为心梗后心肌再生修复的潜在新靶点。