FGFR1的蛋白翻译后SUMO化修饰对动脉粥样硬化血管内皮病理性表型转换的调控与机制研究

Atherosclerosis is one of the typical vascular remodeling diseases, in which the vascular inflammation mediated by pathological endothelial phenotypic switch is a major biological event in charge of vascular homeostasis imbalance and remodeling. However, the correlated regulatory mechanism in this process is largely unknown. Our previous study uncovered the critical role of FGFR1 in endothelial-mesenchymal transition in atherosclerosis. On the other hand, others and our previous work demonstrated that post-translational SUMO modification played an important role in vascular remodeling diseases, such as arteriosclerosis and pathological angiogenesis. In the pilot study for the current proposal, we identified the endogenous SUMOylation of FGFR1 in vascular endothelial cell. Negative regulation of endothelial FGFR1 SUMOylation was evidenced in pro-inflammatory cytokines induced endothelial-mesenchymal transition in vitro and atherosclerosis development in mice. Therefore, the current proposal aims to investigate the role of endothelial FGFR1 SUMOylation in the atherosclerosis progression, and to elucidate the cellular and molecular mechanisms of FGFR1 SUMOylation in regulating endothelial phenotypic switch and vascular inflammation in atherosclerosis. The accomplishment of this study will help to understand the pathogenesis of atherosclerosis and correlated cardiovascular diseases from a new perspective, and provide a novel theoretical basis and new strategies for the intervention and treatment of human cardiovascular diseases.

动脉粥样硬化是典型的血管重构疾病，其中内皮病理性表型转换介导的血管炎症是导致血管稳态失衡和重构的核心生物学事件之一，然而相关调控机制知之甚少。我们以往参与的工作揭示了FGFR1在调控动脉粥样硬化内皮-间充质转换中的关键作用。而我们以及其他团队之前的工作揭示了蛋白翻译后SUMO化修饰在动脉硬化和病理性血管生成等血管重构疾病中有着重要地位。本项目的前期工作中，我们发现血管内皮存在内源性FGFR1的SUMO化修饰，初步明确其对炎症因子诱导的内皮-间充质转换和小鼠动脉粥样硬化的负调控作用。因此，本项目拟运用经典的生物医学研究手段结合计算生物学、ChIP-seq等系统性分析方法，研究FGFR1的SUMO化修饰在动脉粥样硬化中的病理作用，及其调控疾病过程中血管内皮表型病理性转换与血管炎症的生物学机制，从蛋白翻译后的新角度揭示动脉粥样硬化致病机理，为相关心血管疾病的诊断治疗提供新的重要靶点以及理论基础。

在动脉粥样硬化过程中，内皮表型转换是其中关键的生物学事件，它往往由于TGFβ信号通路传导的失调。尽管目前FGFR1已经被证实是TGFβ信号通路的关键抑制剂，但它如何在炎症刺激下发挥调控作用以及这背后的机制我们尚不清楚。在本项目研究中，我们发现在动脉粥样硬化的临床样本中，内皮的FGFR1 SUMO化修饰是失去平衡的。我们又进一步通过构建内皮特异性过表达FGFR1-2KR（FGFR1不能被SUMO化修饰的突变体）的ApoE-/-小鼠模型，在疾病发展的早期（4周高脂喂养）和晚期阶段（12周高脂喂养），均发现它的动脉粥样硬化疾病进程更加严重。我们通过对模拟疾病早期阶段的小鼠模型研究发现，内皮中的FGFR1-2KR促进了内皮细胞的表型转换，此外，我们也在体外条件下利用炎症刺激HAECs验证了这一结果。与此同时，我们进一步发现FGFR1去SUMO化修饰不仅导致FGFR1在溶酶体途径上的分选异常，进而促进其降解；还通过下调let7 miRNA家族以及增强FGFR1和TAK1,TAB1的结合，以此上调激活促炎信号通路，这两方面共同导致了内皮的表型转换。更为重要的是，与纯合FGFR1-2KR敲入小鼠(FGFR1 2KR/2KR)相比，杂合的小鼠(FGFR1 WT/2KR)它的动脉粥样硬化疾病程度更轻。我们的研究结果显示，在炎症刺激下，FGFR1的SUMO化修饰调控FGFR1的蛋白稳定性以及相关的促炎信号通路，进而调控了内皮细胞的表型转换，影响动脉粥样硬化的疾病进程。