ASK1与PRMT5相互作用及对氧化应激诱导的心肌细胞凋亡的调节机制研究

Reactive oxygen species (ROS) contribute to the pathogenesis of cardiac dysfunction in myocardial ischemia reperfusion injury. It is well known that ASK1 signaling cascades are one of the most important signaling pathways responsible for ROS-induced cell apoptosis. Although the mechanisms by which ROS production mediates cardiac dysfunction have been established, the mechanism(s) of the ASK1 in the process of myocardial cell apoptosis are seldom reported. In our previous study, we found that PRMT5 and ASK1 form a complex. We showed that ASK1was methylated by PRMT5 in vitro. Furthermore, PRMT5 protects oxidative stress-induced myocardial apoptosis. However, the specific mechanism(s) warrant further investigation. In this application, we propose to elucidate the roles of PRMT5 in ROS and ASK1 mediated cardiomyocytes apoptosis by multiple approaches including pull-down, western blot, immunofluorescence, RNA interference and adenovirus mediated transgenic technology. In addition, I/R model also employed to elucidate the protective effects of PRMT55 on ischemia reperfusion injury. It's hoped that successful elucidation of the molecular pathways involved in the regulation of cardiomyocytes apoptosis by PRMT5 will provide important clues for the development and evaluation of novel therapies against heart disease.

心肌细胞凋亡与心肌缺血再灌注导致的心肌坏死有密切关系。心肌缺血再灌注产生的氧自由基是引起心肌细胞凋亡的重要原因，而ASK1在氧化应激导致的心肌细胞凋亡中扮演重要角色。目前有关ASK1活性调节机制的研究已成为细胞凋亡领域的探索热点并取得了明显的进展，但迄今有关ASK1翻译后修饰及其在心肌细胞凋亡过程中的调节机制却鲜见报道。我们在前期的研究中发现PRMT5是ASK1的相互作用蛋白，体外实验表明PRMT5可以甲基化修饰ASK1，细胞实验表明 PRMT5对氧化应激诱导的心肌细胞凋亡具有保护作用，但具体的机制仍有待明确。本项目拟在此基础上通过免疫荧光、RNA干扰以及腺病毒介导的转基因等技术分别揭示心肌细胞中PRMT5对ASK1的调节机制。此外，我们还将通过构建心肌缺血再灌注动物模型进一步探讨PRMT5对心肌缺血再灌注损伤的的保护机制，为细胞凋亡相关的心脏病疾病的临床诊疗研究提供理论依据。

凋亡信号调节激酶1(ASK1)是细胞丝裂原活化蛋白激酶激酶激酶(MAP3Ks)家族成员之一,在调节细胞凋亡过程中起到非常重要的作用，其活性受到多种机制的严格控制。近年来， ASK1在心血管系统中的作用引起生物医学研究者的广泛兴趣。最近几篇论文表明，ASK1与心血管疾病关系密切，并参与心肌肥厚、重塑和心肌损伤调控等生理病理过程。据报道在左心室中ASK1 通过血管紧张素II1型受体介导，可以被血管紧张素II诱导的ROS激活，从而导致心肌肥厚和重塑；在转基因小鼠中ASK1可以调节心肌细胞凋亡，但并不直接调控心肌肥厚反应。蛋白质精氨酸甲基转移酶５（PRMT5）广泛存在于心肌细胞和心脏组织中。在小鼠心脏中PRMT5的表达随小鼠年龄增大而减少，提示PRMT5在与衰老相关的心脏疾病中具有潜在的作用。我们先前的研究结果也表明在心肌细胞中PRMT5可以与转录因子GATA4相互作用,并调节其转录活性；而在内皮细胞中ASK1是PRMT5的潜在底物。鉴于PRMT5在心肌细胞信号转导过程中的重要作用，我们提出PRMT5与ASK1在心肌细胞中相互作用并调节ASK1活性的设想。为验证该假说我们设计了一系列实验方案：首先，在心肌细胞中证实了PRMT５与ASK１存在相互作用，并且ASK１可以被PRMT５甲基化；其次，利用ISO处理的心肌细胞模型，我们证明过表达PRMT5能逆转ISO诱导的ASK1活性，并明确观察到过表达PRMT5增加ASK1的甲基化，揭示了PRMT5改善ISO诱导的心肌细胞凋亡的可能机制；最后，我们构建了小鼠心肌缺血再灌注(I/R)模型，利用过表达腺病毒PRMT5治疗可以显著改善I/R导致的小鼠心脏功能紊乱及心肌坏死。本研究表明过表达PRMT5可以通过调节ASK1活性改善ISO和I/R诱导的心肌细胞凋亡，为 ASK1介导的心肌细胞凋亡机制提供了新的证据，同时为防治与细胞凋亡相关的心脏疾病提供了新的作用靶点。