基于肾小球转录组学和蛋白质组学研究CORO1C调节糖尿病肾病的分子机制

The injury of podocyte cytoskeleton plays an important role in the pathogenesis of diabetic nephropathy(DN), but the mechanism is not clear to date. We screened the new regulator molecule of CORO1C by integrating the transcriptomic and proteomic data and the expression level of CORO1C was aggravated with the progression of DN. Further immunohistochemical staining showed that the CORO1C in glomeruli were distributed in podocyte. In vitro, the expression level of CORO1C was significantly up-regulated stimulated by high glucose. All of the above suggested that high glucose stimulation may mediate the damage of podocyte through CORO1C. In this project, we will further investigate the molecular mechanism of CORO1C induced podocyte cytoskeleton damage in vivo and in vitro experiments. And the correlations between the level of CORO1C expression and the progression will be verified by a large number clinical specimen of DN patients. This project provided new targets for the intervention of podocyte cytoskeleton injury in DN. In addition, it also provided a scientific basis for the treatment and prognosis evaluation of diabetic nephropathy in the future.

足细胞骨架损伤是糖尿病肾病发生发展的关键环节，但具体机制迄今未明。我们前期通过整合不同病程的糖尿病肾病患者肾小球转录组和蛋白质组表达谱数据发现新的骨架调节分子CORO1C，其表达水平随病程进展呈加重趋势。免疫组化染色显示CORO1C在肾小球内呈典型的足细胞分布，且体外高糖培养足细胞导致CORO1C的表达水平显著上调，提示高糖刺激可能通过CORO1C介导足细胞骨架损伤。本课题拟在前期研究的基础上，通过体内外实验进一步明确高糖刺激下CORO1C诱导足细胞骨架损伤的分子机制，并扩大临床组织样本量验证CORO1C表达变化与糖尿病肾病患者病程进展的相关性。本课题的完成旨在揭示新的糖尿病肾病足细胞骨架调控和损伤的分子机制，为今后糖尿病肾病的靶向治疗及预后评估提供科学依据。

糖尿病肾病(DN)是糖尿病最常见的微血管并发症，是导致终末肾功能不全的主要病因，但目前DN发病机制尚不清楚。我们首次通过整合50例经活检证实的DN患者和25例对照者肾小球的转录组学和蛋白质组学数据，发现两组学的一致性较低，中位相关系数仅为0.068。其中强相关的差异基因主要参与能量代谢、细胞外基质沉积、整合素与细胞表面的相互作用、胶原蛋白的形成、下游信号转导、免疫系统和炎症等功能调节，弱相关的差异基因主要参与血小板活化和脱颗粒、蛋白质翻译调节、mRNA加工和代谢等调节，以上分析结果初步说明从mRNA到蛋白过程中存在复杂的调控机制，其中转录后调控在DN肾小球病变中发挥重要的作用。结合目前构建的转录后调控数据库，我们发现选择性多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation, APA)是DN主要的调控机制，在DN肾小球病理进程中发挥重要作用。APA主要通过改变3′UTR序列长度影响反式因子的调控作用,从而调节mRNA定位、稳定性和蛋白翻译。进一步借助算法从RNA-seq推算DN和对照组3UTR长度的变化，发现和对照组相比，DN肾小球3′UTR序列长度普遍延长，同时qPCR实验证实了3′UTR长度在DN和对照间的变化。最后，在人足细胞分别过表达不同3′UTR长度的基因亚型，WB结果显示过表达长3′UTR亚型的蛋白水平显著高于过表达短3′UTR亚型。本课题是转录组和蛋白组整合在DN中的首次应用，其完成能揭示糖尿病肾病新的转录后调控机制，为全面理解糖尿病肾病的发病机制及发现新的糖尿病肾病干预靶点提供理论依据。