Rbm24通过控制蛋白翻译调节心肌发育的机制

Human Rbm24 was highly expressed in cases with coronary heart disease versus controls. We found loss of RBM24 gene in mice or zebrafish hampers the normal development of myocardium. We also showed Rbm24 interacts with the translation initiation factor eIF4E, eIF4G and Serine181 phosphorylation occurs within the eIF4E binding site. We suspect Rbm24 dependent translation regulation would affect the development of the myocardium, mediated by Serine181 phosphorylation response to environmental stress causing myocardiopathy. The present study will translatome analyses the mechanisms of Rbm24 dependent translation regulation，to help identify the key translation targets of Rbm24 in myocardium development. Then we will evaluate the effect of Rbm24 dependent translation regulation, as well as the new indentified key genes on the development of the zebrafish myocardium. Moreover, we will examine how environmental stress causing cardiomyopathy alterates the Serine181 phosphrylation of Rbm24, as well as explorer its responsible kinase. Furtherly, we will determine the role of S181 phosphorylation in the development of the zebrafish myocardium through the homeostasis regulation of the Rbm24 dependent translation. The present study will reveal the mechanisms of Rbm24 dependent translation regulation and Serine181 phosphorylation modification, to provide clue for understanding the cause of cardiomyopathy response to environmental factors．

RNA结合蛋白Rbm24在人类冠心病发生中转录水平明显上调。申请人此前观察到小鼠及斑马鱼RBM24基因缺失影响心肌正常发育，并发现Rbm24结合翻译起始因子eIF4E，eIF4G，调控蛋白翻译，其结合eIF4E表位中发生Serine181磷酸化。我们推测Rbm24通过控制蛋白翻译影响心肌发育，且其功能由磷酸化介导受引发心肌病环境因子动态调节。本项目拟应用翻译组学研究Rbm24调控蛋白翻译的机制，并鉴定翻译受Rbm24显著调控的关键基因，分析Rbm24翻译调控及候选关键基因对斑马鱼心肌发育的影响。同时将探索引发心肌病环境因子对Serine181磷酸化水平的调节和机制，并分析磷酸化通过动态调节蛋白翻译影响斑马鱼心肌发育的机制。本项目将深入认识Rbm24蛋白翻译调控机制及Serine181对其的动态调节，从而在蛋白翻译水平，并从基因调控与环境因子互作的角度来认识心肌病发生的机制，探寻潜在新靶标。

本项目围绕RNA结合蛋白RBM24在心脏发育及心脏疾病发生中的功能与机制开展研究。在项目开展过程中，我们鉴定到RBM24的S181磷酸化，创新性的发现其介导精神压力影响心脏疾病例如心肌纤维化的发生。心理压力与冠状动脉疾病 (CAD) 和心力衰竭有因果关系，但潜在的分子机制仍不清楚。心理压力是否是心房颤动 (AF) 的原因知之甚少，房颤是临床上最常见的心律失常，与中风和心力衰竭的风险相关。 RNA 结合蛋白 RBM24 是心脏发育所必需的。本项目中，我们发现心理压力会激活 RBM24 的丝氨酸 181 磷酸化，从而保护心脏免受压力。具体来说，RBM24 S181A 突变体（丝氨酸到丙氨酸敲入）小鼠无法应对急性压力。有趣的是，急性应激会在 S181A 突变小鼠中诱发 AF。慢性应激损害 S181A 突变小鼠的心肌细胞质膜完整性，并导致心脏纤维化、收缩功能障碍（左心室射血分数EF和缩短分数FS显著降低）和死亡。同时我们阐明了RBM24 S181磷酸化被激活的机制。有趣的是eIF4E2双向调节S181磷酸化。eIF4E2 是 eIF4E （蛋白翻译起始因子4E）的同源物，它通过与 GSK3β 相互作用激活 S181 磷酸化，同时通过与 RBM24 相互作用抑制这种磷酸化。RBM24 的 S181 磷酸化调节蛋白质翻译。特别是，纯合 S181A 突变小鼠由于载脂蛋白 ApoE 翻译的抑制而在压力下表现出更高的胆固醇水平，并发展为心脏纤维化，而降脂剂辛伐他汀可预防这种情况。此外，我们构建了全合成纳米抗体酵母展示文库，并通过筛选获得能特异性激活RBM24 S181磷酸化的纳米抗体。通过激活 RBM24 的 S181 磷酸化，该纳米抗体可以保护心脏免受压力。有趣的是，应激诱导的 S181 磷酸化的 RBM24 主动释放到小鼠、大鼠、兔子和人类的血清中，可作为心理压力和压力相关心脏异常的诊断标志物。特别是，短期的社会隔离会激活 RBM24 的 S181 磷酸化，这种磷酸化可以在年轻健康个体（25-45 岁）的血清中检测到。总之，相关研究围绕RBM24 磷酸化在心肌发育及心脏疾病中的功能开展研究，不仅提供了心理压力与房颤有因果关系的证据，并通过一个独特的磷酸化过程，将心理压力与心脏病密切相关，这有可能成为诊断或干预目标。