Smad4介导TGF-β/BMP信号对心脏发育组蛋白乙酰化修饰的调控作用

相关文献和本课题组前期研究发现"组蛋白乙酰化修饰对心脏发育的转录因子和基因表达调控至关重要"，但启动该修饰的上游调控机制尚不清楚。课题组前期通过p300或HDAC4抗体做小鼠不同胚胎发育阶段心脏组织Co-IP和串联质谱分析，发现p300或HDAC4可与Smad4相结合，并创新性提出Smad4介导TGF-β/BMP信号可能为心脏发育组蛋白乙酰化修饰的上游调控通路。本项目拟通过抑制或过表达心肌祖细胞TGF-β/BMP信号及Smad4，同时在此处理下针对性抑制p300或HDAC4，检测细胞内组蛋白乙酰化状态及心脏发育相关蛋白和基因表达，从正反两方面解析证实Smad4介导TGF-β/BMP信号参与p300或HDAC4组蛋白乙酰化修饰的上游作用通路，并阐明其具体调控机制。本课题首次探讨心脏发育组蛋白乙酰化修饰的上游调控机制，并将为先天心脏畸形的防治找到新的干预靶点和预警标志，具有重大科学意义。

TGF-β2及BMP2为TGF-β/BMP家族中对心脏发育有明确调控作用的亚型，选用TGF-β2或BMP2作为代表来研究TGF-β/BMP信号对心脏发育组蛋白乙酰化修饰的调控作用，而Smad4是这条信号通路中一个关键的调节因子，故本项目拟解析smad4介导的这条信号通路是心脏发育组蛋白乙酰化修饰的上游调控机制。研究结果显示：（1）BMP2可提高H9C2细胞组蛋白H3乙酰化水平，HATs活性，心脏发育相关基因Mef2c,GATA4，p300的mRNA表达水平以及Mef2c,GATA4基因启动子区H3乙酰化水平。（2）用P300的抑制剂姜黄素后，P300的活性受到抑制，BMP2对心脏发育相关基因MEF2C,GATA4,p300的高表达调控作用消失，且在蛋白水平高表达的乙酰化H3也会被逆转。ChIP结果则显示MEF2C,GATA4启动子区乙酰化的组蛋白H3在P300活性受到抑制之后可阻止BMP2引起的高乙酰化作用。（3）TGF-β2可提高H9C2细胞组蛋白H3乙酰化水平，HATs活性，心脏发育相关基因Mef2c,GATA4的mRNA表达水平以及基因启动子区组蛋白H3乙酰化水平。从而证实TGF-β信号亦参与调控心脏发育组蛋白乙酰化修饰作用。（4）Smad4介导BMP2信号调控了GATA4基因的表达， Mef2c、Tbx5、p300的表达可能受到TGF-β信号中其他因子的调控。