FHF2通过CaMKIIδ调控病理性心肌肥大的机制研究

Pathological cardiac hypertrophy is the common pathology of various cardiovascular diseases. As a key kinase in Ca2+ transduction, CaMKIIδ plays a critical role in cardiac hypertrophy. Previous study revealed that deletion of FHF2 gene alleviated cardiac hypertrophy phenotype, along with decreased myofibrillar discontinuation, whereas overexpression of FHF2 could reverse these trends. In addition, we found that the association between CaMKIIδ and FHF2 was significantly increased after the occurrence of pathological cardiac hypertrophy. Besides, immunoprecipitation and surface plasmon resonance experiments confirmed that FHF2 could bind to CaMKIIδ and activate it, suggesting that CaMKIIδ may be the key point for the protective effect of FHF2 ablation on cardiac hypertrophy. Therefore, we will elaborate on whether the cardioprotective effect of FHF2 ablation relies on Ca2+, clarify the specific spliceosome of CaMKIIδ that binds to FHF2 and explore the exact binding region. Finally, the binding region-mutated CaMKIIδ is to be built to confirm that CaMKIIδ constitutes the molecular basis of FHF2 in accelerating cardiac hypertrophy. The project is expected to provide a new target for the treatment of pathological cardiac hypertrophy.

病理性心肌肥大是多种心血管疾病的共同病理基础，CaMKIIδ作为Ca2+信号转导通路的关键激酶，在心肌肥大过程中扮演重要角色。前期研究发现FHF2基因缺失可有效改善病理性心肌肥大，缓解心肌纤维紊乱，抑制细胞凋亡；而过表达FHF2则逆转该趋势。随后通过蛋白质组学技术发现在心肌肥大发生后FHF2与CaMKIIδ的结合显著增加，免疫共沉淀和表面等离子共振实验进一步证实FHF2能与CaMKIIδ结合并提高其活性。提示CaMKIIδ可能是FHF2调控心肌肥大的关键因素。因此，我们将在前期研究基础上，首先探讨FHF2是否依赖于Ca2+发挥其对心肌肥大的调控作用；然后采用免疫沉淀和域映射实验明确与FHF2结合的CaMKIIδ的特定剪接体并揭示两者结合区域；最后构建该结合区域突变体，在细胞和动物水平核实CaMKIIδ是构成FHF2调控病理性心肌肥大的分子基础。本项目研究成果有望为心肌肥大的防治提供新靶点。

本课题组研究结果显示，无论是在异丙肾上腺素（ISO）诱导的原代大鼠乳鼠心肌细胞肥大模型还是在主动脉弓结扎术造模的小鼠病理性心肌肥大模型上，FHF2（FGF13）的表达量在心肌细胞中均显著上升，且伴随明显的核聚集。我们使用腺病毒干扰胞内FHF2的表达、使用腺相关病毒下调小鼠体内FHF2的表达，再构建心肌肥大模型。实验结果表明，干扰FHF2 能有效缓解由ISO或压力负荷所诱导的心肌肥大，并伴随着心肌纤维化下调及核转录因子κB（NF-κB）调控的相关炎症因子的下调。我们利用FHF2过表达体系排除了其上调是一种代偿机制参与心肌肥大的可能性。核质分离等实验表明，FHF2 缺失能够抑制p65入核、降低p65的DNA 结合能力，从而抑制NF-κB活性、改善心肌肥大。深入探究其机制发现，FHF2不影响IκB的降解及其磷酸化，而能促进p65丝氨酸536位的磷酸化。可见，FHF2通过NF-κB调控心肌肥大这一过程不依赖于IκB，而仅与p65相关。此外，免疫共沉淀实验发现正常情况下，心肌内FHF2与p65结合；心肌肥大时，两者结合作用增加且相伴入核，这一过程依赖于FHF2的核定位序列。随后，蛋白-蛋白对接、表面等离子共振实验证实FHF2与p65 直接结合，且FHF2与p65的核定位区域及转录激活区域均有结合。. 综上所述，我们的研究证明，FHF2在调控病理性心肌肥大方面具有重要作用。