冷诱导RNA结合蛋白CIRBP转录后调控心房颤动发生的机制研究

Atrial fibrillation (AF) threatens the health of the aging population. Atrial electrical remodeling caused by abnormal ion channels plays an important role in AF onset. Our previous studies showed that the expression of cold-inducible RNA binding protein (CIRBP) in the atrium of AF patients was significantly up-regulated. CIRBP deficiency could lead to significantly increased AF induction rate, shortened atrial APD and ERP, as well as increased outward potassium currents and protein expression of Kv1.5/4.2/4.3 in rats. Meanwhile, CIRBP combined with the Kv1.5/4.2/4.3 mRNA. Thus, we hypothesized that CIRBP mediates atrial electrical remodeling and atrial fibrillation onset post-transcriptionally through binding the mRNA of Kv channels. This study will use Kv channel inhibitors to rescue the CIRBP knockout phenotype, confirming the key role of Kv channels in CIRBP-deficiency induced atrial fibrillation. Further, we will reveal the molecular network and signal pathway involved in the regulation of Kv channels by CIRBP through RIP-seq and proteomics, clarifying the regulatary mechanism of CIRBP in regulating Kv channels. This study will reveal the molecular mechanism of atrial fibrillation onset from a new perspective of post-transcriptional regulation of CIRBP, providing a new target for the intervention of atrial fibrillation.

房颤是威胁老龄化人口健康的重要疾病。离子通道异常介导的心房电重构是房颤发生的重要病理基础。冷诱导RNA结合蛋白（CIRBP）是重要的转录后调控因子。我们前期发现：CIRBP在房颤患者心房中的表达显著上调；CIRBP缺失可导致大鼠房颤诱发率显著增加，心房APD及ERP显著缩短，外向钾电流增大，Kv1.5、Kv4.2、Kv4.3蛋白表达上调；同时，CIRBP与三者mRNA结合。故我们提出假设：CIRBP通过结合Kv通道mRNA，转录后调控心房电重构及房颤发生。本研究将利用Kv通道抑制剂纠正CIRBP敲除的房颤表型，证实CIRBP通过调控Kv通道介导房颤发生；通过RIP-seq及蛋白质组学，揭示CIRBP调控Kv通道涉及的分子网络及信号通路；进而阐明CIRBP调控Kv通道的分子机制。本研究将从CIRBP转录后调控新视角揭示房颤发生分子机制，为房颤干预提供新靶点。

房颤是发病率最高的心律失常疾病；是威胁老龄化人口健康的重要疾病。房颤可导致周围血管栓塞、中风、肾脏疾病及猝死等严重并发症。然而，目前尚缺乏兼具安全、有效、经济的房颤干预药物；房颤发生的核心病理机制亟待阐明。本项目从转录后调控层面探究了房颤等心律失常病理情况下心脏电生理重构的分子机制。通过本项目，我们分别发现了CIRP对窦房结细胞及心房肌细胞的不同调控作用，二者均对房颤的发生及发展有重要作用。具体成果包括两个方面：一、我们发现CIRP可以有效调控心率的交感兴奋的反应性：我们发现，CIRP可以以PDE4为作用靶点，调控cAMP-PKA信号通路是交感兴奋激活的，进而调控心脏窦房结的功能。还进一步在CIRP缺陷的人源心肌细胞，利用MEA检测记录证实了该发现在人类心脏细胞上的效果，为临床探索提供了有力的基础实验数据；二、我们发现CIRP缺失易化心房颤动发生，在动物层面，对WT及CIRP KO两组使用电极导管对右心房给予电刺激，利用Millar电生理导管植入到大鼠心房中，记录大鼠心房内膜电位，并利用程控电刺激测量大鼠房颤诱发率及心房有效不应期，结果显示CIRP-KO大鼠房颤易感性增加，CIRBP缺失导致大鼠心房内电生理导管诱发房颤发生率显著升高，心房有效不应期（AERP）显著缩端。机制上，我们通过RNA-蛋白免疫共沉淀实验及荧光定量PCR手段，证明了CIRP在转录后RNA调控层面对Ito及IKur电流的介导通道（Kv钾通道家族）在转录后层面进行了调控，最终证实了CIRP介导的Kv通道转录后调控生物学过程参与了心房电重构及房颤发生的整个过程。本项目所涉及的相关结果发表于Circulation research及Heart rhythm等SCI期刊上。我们的发现将从CIRBP转录后调控新视角揭示心脏电生理调控及房颤发生的分子机制，为多种心律失常的干预提供新靶点。