新的足细胞损伤基因Pawr的鉴定及其作用机制研究

We have recently found that miR-30 protects podocytes and maintains their homeostasis via inhibiting injurious calcium-calcineurin signaling (Wu J, J Clin Invest, 2015). However, we also found that the inhibitor of calcineurin signaling FK506 or Cyclosporine does not fully reverse the injury induced by miR-30 loss, suggesting that miR-30 inhibits other harmful genes as well, and therefore when miR-30 is lost the harmful gene(s) are activated to induce podocyte injury. Through bioinformatics analysis we speculate that the gene Pawr is the most promising candidate of the harmful genes. Supportively, studies have shown in non-podocytes that Pawr inhibits WT1, a key protein for podocyte; and Pawr also induces apoptosis via Bcl2 and MAPK p38, which have been shown to mediate apoptosis in podocytes as well. To test our hypothesis, we will 1) confirm the presence of “miR-30→Pawr→WT1/Bcl2泡8→ injury" pathway in cultured podocytes, 2) confirm the injurious effect of Pawr by using PAN-treated rats, podocyte-specific Pawr transgenic and knockout mice, and 3) examine whether PAWR protein is upregulated in the podocytes of the patients with glomerular diseases. The elucidation of this novel mechanism of podocyte injury may help develop more effective treatments of podocytopathy.

我们近期发现miR-30能通过抑制“有害”的钙-钙调磷酸酶信号通路而保护足细胞（Wu J, J Clin Invest, 2015）。然而，该通路抑制剂并不能完全消除miR-30丧失所导致的足细胞损伤，提示miR-30还抑制其它“有害”靶基因，因而miR-30的下调激活该“有害”基因并参与足细胞损伤。我们通过生物信息学分析锁定Pawr为潜在的“有害”基因。尽管足细胞中尚未任何有关Pawr的报道，但在其它细胞类型中Pawr能抑制WT1这一足细胞关键蛋白，并通过Bcl2和MAPK p38诱导凋亡。本研究中我们将 1）用体外系统验证“miR-30→Pawr→WT1/Bcl2→足细胞损伤"通路；2）用PAN-大鼠、足细胞特异的Pawr转基因和基因敲除小鼠，验证Pawr对足细胞的损伤作用；3）检测Pawr蛋白是否在肾小球病患者足细胞上调。本研究揭示的新机制有助于发展更为有效的足细胞病防治手段。

我们从2017年开始按照获批项目的计划进行研究，以验证PAWR介导足细胞损伤的假说、阐明其分子机制、探讨其临床转化意义。通过深入细致工作，我们利用体外细胞培养和基因敲除动物模型证明PAWR的确介导了足细胞损伤，并修正了原先提出的机制假说，即PAWR通过足细胞自分泌以及系膜细胞旁分泌作用于足细胞表面GRP78，诱导足细胞内质网应激,进而导致凋亡。此外，我们还发现PAWR的基础表达对足细胞稳态和抵抗微弱损伤刺激具有重要作用，其机制可能是维持WT1和FOXC2这两个足细胞特异的主调控因子的表达。这样，我们揭示了PAWR在足细胞的双重功能，即在弱损伤刺激下保护足细胞，其而当损伤刺激增大则转换成介导并促进足细胞损伤。我们还证明PAWR在小鼠肾小球损伤模型以及糖尿病患者肾小球的显著上调，提示它是足细胞和肾小球损伤的潜在生物标志物。然而，本研究在体外实验中未能发现miR-30对PAWR表达的调控（抑制）作用，有可能是因为体外细胞系与活体足细胞存在的差异改变了miR-30的靶向效率，因此将在小鼠进行足细胞特异的进行miR-30a敲除以及过表达，再检测PAWR的变化，从而最终明确这一问题。本研究揭示了足细胞稳态和损伤过程中的一个重要调节因子PAWR，加深了足细胞生物学和生理病理机制的理解，为足细胞病的诊治提供新的手段。