细胞分裂周期蛋白CDC20调控心肌再生的分子机制

Myocardial cell regeneration is an important mechanism for heart repair. Abnormal expression of cell cycle-associated proteins are closely related to myocardial cell proliferation. Cell division cycle protein 20 (CDC20) is an important E3 ligases for regulating these cyclin proteins and tumor cell proliferation. However, the molecular mechanisms of CDC20 regulating the cell proliferation and function of myocardial infarction after myocardial regeneration are not clear. Our previous studies had shown that the expression of CDC20 and the ability of myocardial cell proliferation are both increased significantly in 1-5 days after birth in rat heart. Over-expression CDC20 promoted myocyte proliferation; Instead, vice versa. These results showed that CDC20 played an important role in myocardial cell proliferation. We will use the myocardial specific genetically modified and gene knock-out mice, using siRNA, inhibitor and adenovirus, to study: the molecular mechanisms of CDC20 regulating the proliferation of myocardial cells and expression of cyclin proteins in vitro; the influence of CDC20 on myocardial regeneration in vivo; the role of CDC20 in cell proliferation through IGF1/AKT -Foxo3/Foxm1 signal pathway. Finally, clarify the molecular mechanisms of CDC20 promoting cardiomyocyte proliferation and regeneration and provide important evidences for finding new drug targets.

心肌细胞再生是心脏修复的重要机制。细胞周期相关蛋白表达异常与心肌细胞增殖密切相关。细胞分裂周期蛋白20（CDC20）是调控这些蛋白及肿瘤细胞增殖的重要E3连接酶，而在心肌细胞增殖中的作用不清楚。我们前期研究表明大鼠发育过程中CDC20表达水平和心肌细胞增殖能力均在出生后1-5天明显增高。体外实验发现过表达CDC20可明显促进心肌细胞增殖；敲除CDC20后作用相反。但仍需研究CDC20调节心肌细胞增殖及心肌再生的作用机制。本课题拟在CDC20心肌特异转基因和敲除小鼠及腺病毒CDC20、siRNA和CDC20抑制剂处理的新生鼠心肌细胞中，体外研究CDC20调节周期蛋白表达及心肌细胞增殖的分子机制；体内研究CDC20对心肌发育损伤后再生的影响；并明确IGF1/AKT-Foxo3/Foxm1调节CDC20表达的分子机理。为阐明CDC20调节心肌细胞增殖及再生的分子机制和寻找新药物靶点提供重要依据。

心血管疾病的发病率逐年增高，现居全球发病率首位，严重威胁人类健康，并带来了巨大的社会和经济负担。心肌损伤几乎是所有心血管疾病发生发展的重要环节。心肌梗死则是严重危害人类健康导致心肌损伤的疾病之一。现阶段，如何让梗死后的心肌重新再生出来，进入细胞周期过程，是一个非常有意义的研究课题，也是全世界学者都在努力的目标和方向。本实验通过影响心肌细胞的周期过程调控心肌再生。本课题首先检测CDC20、Foxm1、Foxo3/p-Foxo3、AKT/p-AKT及CDC20泛素化靶蛋白cyclin B1在出生前后大鼠心脏发育过程中的表达变化。结果显示CDC20在小鼠新生前几天表达最高。说明CDC20参与小鼠心肌的增殖。紧接着我们提取原代心肌细胞感染Ad-CDC20和Ad-siCDC20腺病毒，结果显示，与对照组相比，过表达CDC20后，pH3的表达量上升，说明心肌细胞增殖能力变强；相反，干扰组，pH3的表达量下降，说明CDC20被敲低后，心肌细胞的增殖能力减弱。我们用通过Realtime PCR检验p21的表达。结果发现过表达CDC20可以抑制p21的表达，反之亦然。我们再通过尾静脉注射方法使CDC20在小鼠心脏过表达。结果显示。CDC20仅在心脏过表达，而其他器官（肝、肺）表达不明显。接下来将小鼠分为四组：sham组、AAV9-CDC20组、MI组和MI+AAV9-CDC20组。我们通过HE染色、HW/TL，HW/BW、EF%、FS%、TTC、MASSON和TUNEL验证，CDC20过表达可以缓解MI的引起的细胞凋亡等心功能。.这三年通过该基金支持，共发表三篇SCI。以通讯作者发表一篇SCI文章一篇：Biomed. Pharmacother., 109, 1016-1023.以第一作者发表两篇SCI：1. Theranostics, 8, 5995-6007.2. RSC Advances, 8..我们通过三年研究发现CDC20能够改善心梗后新心功能。现在已有CDC20特异性抑制剂，或许在以后其可作为治疗心血管疾病的一种辅助药物。