Menin在心脏衰老中的作用及其介导的组蛋白甲基化调控机制

To date, whether the heart is getting old with the growth of age remains obscure. While, recent researches suggested that cardiomyocytes could devide at a low rate under certain conditions. It reminds us to take a new look at cardiac aging. However, little is known about the mechanism of cardiac aging. Besides, the evaluation system needs to be clear. Previous experimental work showed that senescence-associated β-galactosidase (SA-β-gal) activity increased in hearts of aged rats (22 month), which is consistent with classic senescent phenotype. It suggested that aged heart can obtain key characteristics of senescent cells. In addition, the expression of H3K4 histone methyltransferase menin/MLL complex, cardiac specific transcription factors (e.g. GATA4, NKX2.5 etc) and p16 was significantly increased. While the expression of telomerase expression decreased. Men1 knockout mice showed the dysfunction in heart development. The result of ChIP-seq revealed that menin could bind to the promoter region of above-mentioned genes. Men1 knockout mice will be applied to explore the biological function of menin in cardiac aging, to screen and identify the key target genes of menin and to clarify how the menin regulate p16, GATA4 and telomerase mediated by the mechanism of histone methylation modification. Furthermore, morphological features and specific molecular markers of cardiac aging will be further explicated. Our study will try to define the law of cardiac aging and reveal the key nodes and the mechanism of histone remodeling in cardiac aging from the perspective of epigenetics.

心脏是否“只衰不老”一直悬而未决，且目前对调控心脏衰老的机制尚不清楚，评价体系也有待明确。我们前期在自然老化小鼠心脏中发现与细胞衰老相似的表型，如SA-β-gal增加，提示心脏存在衰老过程；同时H3K4组蛋白甲基转移酶menin/MLL复合物表达明显上调，伴心脏发育特异转录因子GATA4、NKX2.5及P16表达增加、端粒酶表达降低；Men1敲除小鼠心脏发育障碍；ChIP-seq发现menin结合在以上基因启动子。我们拟利用已建立的Men1、MLL基因敲除小鼠，探索menin在心脏衰老的生物学功能；筛选鉴定menin调控心脏衰老的关键靶基因，阐明menin调控p16、GATA4、端粒酶等的组蛋白甲基化修饰机制；利用以上模型进一步明确心脏衰老的形态学特征及特异性分子标志物。本研究将探索心脏衰老的规律，从表观遗传学角度深入揭示心脏衰老的关键节点及组蛋白重塑机制。

Part 1 ncRNAs在心肌肥大/衰老中的作用及调控网略：. 前期发现ISO诱导的心肌肥大具有衰老表型，在分子机制上，仍以ISO诱导的小鼠心肌细胞肥大模型中为研究对象，发现miR-29 通过靶向脂代谢的关键核转录因子PPARδ发挥心肌保护作用。具体体现为给与miR-29可以明显抑制ISO诱导的心肌肥大；通过心肌功能的指标检测，miR-29可以维持心肌细胞的正常功能；发现核转录因子PPARδ可以通过结合在ANF的启动子区域而激活ANF 的表达，而miR-29则通过抑制PPAR而逆转这一效应。本研究发现了经典的脂代谢的调控因子PPARδ在心肌肥大中的作用，拓展了对其功能的认识，同时进一步提示脂代谢可能在心肌肥大中扮演重要的角色。. 在前序miRNA参与心肌肥大的研究基础上，进一步向上溯源寻找调控miRNAs的circRNAs。通过转录组测序，从ISO诱导的8周龄小鼠心肌肥大心肌细胞中共筛选出401个在心肌肥大中异常表达的circRNAs，通路富集发现其与代谢、应激反应、心血管疾病等相关。另一方面，预测共有1974 miRNAs与上述circRNAs结合。最终我们鉴定出ANF 以及miR-23a是circRNA wwp1的下游靶点, 提供了日后干预的潜在靶点。. 结合在三院目前负责的生物样本库工作，系统比较了衰老过程中动静脉中miRNAs的变化及上游的转录调控网络改变，鉴定了系列在年轻、年老中动静脉中有显著变化的miRNAs。为临床样本采集提供了详实的证据。.Part 2 T细胞衰老在肿瘤发生、发展、转移以及治疗反应性/预后的影响：. 本课题组通过已收集近300例NSCLC患者外周血及肺癌组织（用于分析T细胞衰老与肿瘤的发生与分期进展相关性）；近80例高级别浆液性卵巢癌的外周血、组织以及腹水（用于分析T细胞衰老与肿瘤的转移与化疗耐药），以及300余例正常人（去除伴有炎症人群）的外周血进行淋巴细胞表型的分析（用于正常对照）；并实时跟踪1例接受抗PD-1治疗的患者其外周血中衰老T细胞的动态变化及对应的病情进展情况（用于评价T细胞衰老与免疫治疗的应答）。上述结果已明确提示衰老T细胞与肿瘤的密切关系，为预测预后，筛选适合的免疫治疗患者提供了重要参考依据。