DNMT1介导的甲基化在肥厚型心肌病中的调控作用和机制研究

Genomic DNA methylation plays a critical role in the development of hypertrophic cardiomyopathy (HCM). However, the role of genome methylation during HCM progression is still not determined. Our previous studies showed that DNMT1 was significantly increased in the myocardium from patients with hypertrophic cardiomyopathy, with dysregulation of DNA methylation. Furthermore, we found that the alterations of methylation in many genes were associated with the clinical expressions of HCM patients. Therefore we suppose that the DNA methylation mediated by DNMT1 contributes to the pathogenesis of HCM. In the present project, firstly we determine the roles of DNA methylation in HCM by measuring the phenotype change when pharmaceutically increasing or decreasing the DNA methylation levels of HCM cells and HCM mice. Then we suppress the expression of DNMT1 and observe whether the suppression relieve the HCM phenotype, to determine the role of DNMT1. Lastly, as we observed associations between DNA methylation in the myocardium and the clinical expressions of the HCM patients at baseline, a prospective study is designed to investigate whether the myocardial genomic DNA methylation can predict the clinical outcomes of HCM patients after myectomy. The aim of this project is to provide some new insights to the pathogenesis of HCM.

DNA甲基化调控多种疾病，但在肥厚型心肌病（HCM）中作用不明确。我们前期研究发现DNMT1在HCM中显著上调，DNA甲基化紊乱，且与患者临床表型相关。由此我们推测DNMT1介导的DNA甲基化参与了HCM进程。本研究首先通过药物处理抑制或促进HCM细胞和小鼠模型的DNA甲基化，观察其是否影响HCM进程，明确甲基化在HCM中的调控作用。其次在HCM细胞模型和小鼠模型中抑制DNMT1表达，观察干预DNMT1能否纠正心肌DNA甲基化异常，减缓HCM进程，明确DNMT1在HCM中的调控作用。最后通过前瞻性随访研究，分析心肌甲基化与HCM患者手术预后的相关性，评估DNA甲基化是否可作为术后危险分层的标志物。我们期望本研究能为理解HCM的调控机制提供新视角和新线索。

肥厚型心肌病（HCM）是最常见的遗传性心血管疾病，是导致年轻人心源性猝死和心脏移植的重要原因。HCM被认为是由编码肌小节蛋白的基因突变导致的常染色体显性遗传病，但是突变如何诱发心肌肥厚的机制尚不清楚。基因组DNA甲基化和染色质重塑是基因调控的表观遗传学机制之一，具有重要的生物学功能，参与多种疾病，但在HCM中的作用还有待阐明。本项目首先通过甲基化芯片初步筛查和分析了HCM心肌组织中甲基化位点的改变，发现患者心肌组织发生广泛的甲基化改变，细胞实验和患者心肌组织检测提示DNMT1是重要调控因子。我们建立了MYH7基因Arg453Cys突变的knockin小鼠HCM模型，发现小鼠HCM模型的甲基化谱与患者心肌差异显著。我们通过NOMe-Seq等手段，在单碱基水平解析了HCM患者心肌组织DNA甲基化谱，并通过检测核小体占位分析了染色质开合状态改变；同时检测了胚胎心肌组织，观察甲基化变化规律。研究发现HCM患者心肌的甲基化发生显著改变，并且表现出典型的胚胎化重编程特征。同时，我们也发现HCM心肌组织的发生染色质重塑。本课题第一次全面解析了HCM患者心肌组织的DNA甲基化图谱和核小体占位图谱，发现了HCM心肌重构过程中甲基化修饰和染色质重塑规律，为深入理解HCM发生发展提供了新视角和新证据。