核miR-320a通过糖脂代谢靶向调控糖尿病心肌病的作用及机制

In the past 30 years, the prevalence of diabetes has increased significantly. Compared with other organ complications, cardiovascular complications can significantly increase the morbidity and mortality of patients with diabetes. The death rate is about 80% of the total mortality, and there is no effective treatment for diabetic cardiomyopathy. MiRNAs is a new class of non-coding RNA with important regulatory roles in a variety of biological processes. We have shown that miR-320a is involved in the regulation of lipid metabolism and cardiovascular diseases. In the preliminary study of this project, we used microarray technology to screen the specific miRNA expression profile of diabetes, and constructed miR-320a transgenic mice and knockout mice. More importantly, we found that miR-320a may be involved in the regulation of diabetic cardiomyopathy by regulating the targets in nucleus, which is different from the traditional mechanism. In this project, we will use the animal model of miR-320a transgenic/knockout mice to investigate the role of nuclear miR-320a in the occurrence and development of diabetic cardiomyopathy and the regulation mechanisms. On the other hand, we will use db/db mice to observe the treatment effects of anti-miR-320.

近30年来，我国糖尿病患病率显著增加。与其他器官并发症相比，心血管系统并发症使糖尿病患者的致残/死亡率显著增加，其导致的死亡占糖尿病总死亡率的80%左右，且尚无有效的治疗措施。miRNAs是一类新发现的在多种生物学进程中具有重要调控作用的非编码RNA。我们已有的研究表明miR-320a参与脂质代谢和心血管系统疾病的调控。在本项目的前期研究中，我们采用芯片技术筛选出糖尿病相关的miRNA特异性表达谱，并已自主构建和繁殖miR-320a转基因小鼠和基因敲除小鼠。更重要的是我们发现miR-320a极有可能通过有别与传统miRNA转录后作用机制的方式，即在细胞核内结合于下游靶基因启动子区，参与糖尿病心肌病的调控。本项目中我们将在高脂饲养的miR-320a模式动物中研究核内miR-320a对糖尿病心肌病发生发展的作用及调控机制；同时，在db/db小鼠中，观察anti-miR-320的治疗作用。

近30年来，我国糖尿病患病率显著增加。与其他器官并发症相比，心血管系统并发症使糖尿病患者的致残/死亡率显著增加，其导致的死亡占糖尿病总死亡率的80%左右，且尚无有效的治疗措施。我们既往的研究表明miR-320a参与脂质代谢和心血管系统疾病的调控，并已自主构建和繁殖miR-320a转基因小鼠和基因敲除小鼠。更重要的是我们发现miR-320a极有可能通过有别与传统miRNA转录后作用机制的方式，即在细胞核内结合于下游靶基因启动子区，参与糖尿病心肌病的调控。本项目中我们发现心肌细胞细胞核内miR-320在糖尿病导致的心力衰竭患者及动物模型中表达增高。出乎意料的是，我们发现miR-320在细胞核中起着正性激活RNA转录的作用。我们进一步通过染色质免疫沉淀测序与染色质免疫沉淀定量聚合酶链反应对miR-320诱导的Ago2和RNA聚合酶II进行了分析，发现CD36是miRNA-320a在细胞核内的关键靶基因，并同时发现miRNA-320a诱导表达CD36是脂肪酸摄取增加的重要原因，从而导致心脏的脂毒性。在本项目中，我们通过胞质分离技术和miRNA测序对miRNAs在亚细胞中的分布进行了系统分析，结果表明大多数miRNAs在心肌细胞的细胞核和细胞质中都可以检测到。因此，我们以miR-320a为例，研究了细胞核中miRNAs的功能和作用模式，发现CRISPR-Cas9介导的Ago2敲除可以消除miR-320a诱导的转录重构。而细胞核Ago2的再表恢复了miR-320a在细胞核中的作用。此外，LC-MS分析揭示了细胞核内Ago2与Ylpm1和Ssbp1之间可能存在相互作用。转录组测序与Ago2 ChIP-seq检测的结果显示Ago2与靶基因启动子序列的结合可能需要启动子相关RNA的介导。我们的研究揭示了糖尿病引发的心功能不全的一种新机制，特别是发现了RNA激活在疾病中的重要作用，并提出了一种基于miRNA的治疗糖尿病相关心血管并发症的潜在策略。该研究内容发表在《Circulation Research》杂志上，并且该杂志同期配以社论评述《Nuclear miR-320 Controls Lipotoxicity》，认为我们的研究为CD36在糖脂代谢调控中的作用提供了一种全新的机制，并为特异性治疗糖尿病心肌病代谢损伤提供了新的靶点和策略。