GLI1基因在先天性心脏病中的调控机制研究

先天性心脏病（Congenital Heart Disease，CHD）是胚胎期心血管系统异常发育所导致的出生缺陷，但易感基因尚未确定。GLI1（Glioma-associated oncogene homolod-1）基因编码一类具有五个锌指DNA结合基序的转录因子。在不同组织中，GLI1基因受不同转录因子调控，并通过多种下游通路参与疾病发生，但关于GLI1基因与心脏的报道甚少。本课题组前期工作首次证明GLI1基因与CHD相关，在CHD患者心肌组织中GLI1表达降低,并初步鉴定了上游调控基因- - Sox-9。本研究拟通过经典遗传学与表观遗传学的结合，明确GLI1基因上游调控机制和下游靶基因，探讨上述相关基因在CHD患者中的突变、表达情况，明确GLI1基因在心脏信号传导通路中的可能位置，并结合动物实验揭示GLI1基因参与CHD形成的可能途径与作用机制，为诊断与治疗提供候选靶标。

先天性心脏病(CHD)是胚胎期心血管系统发育异常所导致的出生缺陷，但易感基因尚未确定。GLI1基因编码一类具有五个锌指DNA结合基序的转录因子。在不同组织中，GLI1基因受不同转录因子调控，并通过多种下游通路参与疾病的发生，但关于GLI1基因与心脏的报道甚少。在本研究中，我们首先通过关联分析证明GLI1基因与CHD相关，CHD患者心肌组织中GLI1基因表达降低，GLI1基因表达降低能够促进心肌细胞凋亡，抑制心肌细胞增殖。其次，我们在GLI1基因上游调控序列中鉴定了转录因子SOX-9的结合位点。CHD患者心肌组织中SOX-9基因表达降低，与GLI1基因表达降低呈正相关。心肌细胞中转染SOX-9表达载体能够提高GLI1基因表达，提示SOX-9基因是GLI1基因上游调控基因。随后，我们在TBX20基因上游调控序列中鉴定了转录因子GLI1的结合位点，并通过过表达和表达抑制实验证明GLI1基因正调控TBX20基因表达。CHD患者心肌组织中TBX20基因表达降低，与GLI1基因表达降低呈正相关，提示TBX20基因是GLI1基因下游靶基因。通过RNA干扰沉默心肌细胞中TBX20基因表达能够抑制心肌细胞增殖，促进心肌细胞凋亡，阻滞细胞于G2/M期。我们还在TBX20基因启动子区鉴定了一个新的功能性多态c.-283G>A，该多态通过改变转录因子ZIC3的结合亲和力而影响TBX20基因的表达，提示在心肌组织中TBX20基因除了受GLI1基因直接调控之外，还受转录因子ZIC3的正调控。最后，我们通过表观遗传学研究发现，miR-324-5p可特异性结合于GLI1基因3’-UTR，对GLI1基因表达起转录后负调控作用，CHD患者血清中miR-324-5p表达升高，过表达miR-324-5p能够抑制心肌细胞增殖，阻滞细胞于G2/M期。因为GLI1基因和TBX20基因表达降低均可引起心肌细胞凋亡异常，所以我们选择了细胞凋亡效应子CASP3基因进行深入研究，应用关联分析证明CASP3基因与CHD相关，CHD患者心肌组织中CASP3基因表达升高，TUNEL阳性细胞率增多。除此之外，我们还证明了TBX1基因和HOXA3基因与CHD相关。microRNA-208a在CHD患者血清中表达升高，通过靶基因GATA4基因抑制心肌细胞增殖，促进心肌细胞凋亡，阻滞细胞于G1期。