LncRNA-uc.245致胚胎心脏发育畸形的机制研究

The expression of uc.245 was significantly up-regulated expression in the fetal myocardial tissues samples with ventricular septal defects from aborted human embryos. It is highly homologous and its function in the heart development is unknown. Our further studies revealed that: 1) Overexpression of uc.245 can induced zebrafish cardiac malformation; 2) The results of bioinformatics analysis and experiments showed that FOG2 was its candidate target gene; 3) FOG2 gene showed lower levels in myocardial tissue of fetuses with heart malformation, FOG2 knock-out mice were reported to display cardiac malformations. These results suggest that uc.245 may induce embryonic heart malformations by regulating FOG2 gene. In this study, we will analyze the temporal and spatial expression pattern of uc.245 during cardiac differentiation and development, and investigate the effect of uc.245 on cardiac development and FOG2 expression changes in P19 cells and zebrafish. Further we take FOG2 as the clue to explore the molecular mechanism of uc.245-induced cardiac malformations at the cellular level. This study will potentially provide a new target to combat congenital heart disease.

uc.245是我们通过芯片筛选发现、高表达于室间隔缺损胚胎心肌组织中、高度保守的、在心脏发育中功能未知的一条 lncRNA。前期研究已发现：过表达uc.245可出现斑马鱼心脏发育畸形表型；软件分析与前期实验提示FOG2可能为uc.245的潜在调控靶标；FOG2低表达于人发育异常胚胎心肌组织中，而文献报道敲除FOG2可致小鼠心脏发育畸形，提示 uc.245致胚胎心脏畸形的机制可能与其对FOG2的调控相关。本研究拟分析uc.245在心脏发育中的时空表达模式；在P19细胞、斑马鱼中探讨基因沉默和过表达uc.245与胚胎心脏发育畸形的关系；以FOG2为切入点，深入分析uc.245致胚胎心脏畸形的机制。uc.245与胚胎心脏发育的关系及潜在作用机制研究尚未见报道，本研究有源头创新性，可为先天性心脏病的早期防治提供新的线索和潜在干预靶标。

先天性心脏病（congenital heart disease）是新生儿期最常见的先天畸形之一，给社会和患者家庭带来沉重的负担。因此，深入探讨胚胎心脏发育畸形的机制， 并在此基础上建立新的防治策略和防治措施是亟待解决的重大医学问题。含有超保守分子(UCEs)的长链非编码RNA (lncRNAs)可能在心肌细胞分化中发挥重要作用。进一步研究lncRNA-UC调控胚胎心脏发育的机制是十分必要的。. 本研究小组前期通过生物芯片技术筛选发现，uc.245在室间隔缺损胚胎心肌组织中的表达丰度显著高于正常人工流产胚胎心肌组织，提示uc.245很有可能在胚胎心脏发育过程中发挥着重要作用。但uc.245致胚胎心脏发育畸形的功能与机制研究目前并无文献报道。本研究利用P19细胞和斑马鱼作为模型，通过改变uc.245的表达水平，探讨了uc.245对P19细胞增殖、凋亡、分化的影响，初步分析了可能的作用机制，并评价了其在斑马鱼胚胎心脏发育中的功能。. 结果发现，uc.245过表达导致斑马鱼出现不同程度的心包水肿，心脏环化不完全，并伴有心房心室的位置及大小的异常。影响到了心脏正常的左右轴的建立。引起斑马鱼心率下降，心脏功能受损。uc.245过表达导致斑马鱼胚胎死亡率和畸形率明显增高。体外实验研究则发现，uc.245过表达可显著抑制P19细胞增殖、迁移、分化，而对细胞凋亡起到促进作用，对细胞周期没有显著影响；uc.245表达沉默则出现相反的作用，即uc.245表达沉默促进P19细胞增殖、迁移、分化，抑制细胞凋亡。FOG2是uc.245的重要靶基因，uc.245过表达抑制了FOG2的表达，对P19细胞向心肌样细胞分化起抑制作用。uc.245表达沉默降低FOG2的表达，促进P19细胞向心肌样细胞分化。我们的研究表明：uc.245在心肌细胞的分化过程中起重要作用，且这个过程是通过调控FOG2而实现的。本研究获得了较多有用的实验依据，为后续研究提供了新线索、新经验、新依据。目前已发表SCI论文1篇，协助培养研究生两名。