之前的研究对扩张型心肌病（DCM）患者的人类心脏长链非编码RNA（lncRNA）表达谱进行了分析，结果发现长链非编码RNA CHKB (choline kinase beta) divergent transcript (CHKB-DT)水平在心脏中大多下调，但其在DCM中的功能尚不清楚。近日，Circulation Research期刊（IF20.1）发表了一篇题为LncRNA CHKB-DT Downregulation Enhances Dilated Cardiomyopathy Through ALDH2的研究论文。该研究发现CHKB-DT在DCM中显著下调，并揭示了CHKB-DT下调通过ALDH2引起线粒体功能障碍，最终导致心脏扩张和功能障碍的作用机制，为DCM的机制和潜在的DCM治疗策略提供了新的见解。

 

 

首先，研究人员发现CHKB-DT在DCM患者心脏样本中的表达水平显著降低，并与心脏扩张和功能相关。随后，研究人员对CHKB-DT进行了表征，发现CHKB-DT无蛋白编码潜能。此外，CHKB-DT在TAC诱导的心力衰竭小鼠中也显著下调。进一步的分析显示，CHKB-DT在心肌细胞中富集，主要在DCM和心力衰竭的心肌细胞中降低。与在心脏组织中观察到的结果一致，CHKB-DT在TAC诱导的心力衰竭小鼠分离的原代心肌细胞，以及用苯肾上腺su、血管紧张素II或异丙肾上腺su处理的培养的AC16细胞系中的表达降低。

 

Fig1. CHKB-DT在扩张型心肌病和心力衰竭期间下调

 

随后，研究人员利用CRISPR/Cas9技术生成CHKB-DT杂合子（CHKB-DT+/-）基因敲除小鼠以进行功能分析。结果发现，CHKB-DT+/-小鼠在12周龄时表现出心脏扩张和较低的心脏重量。CHKB-DT+/-引起的心功能障碍表现为左心室射血分数和缩短分数降低，以及左心室舒张末期内径增加所反映的心脏扩张。进一步检测发现，dP/dtmax和dP/dtmin降低，表明心脏收缩和舒张功能受损。此外，CHKB-DT+/-小鼠的心力衰竭生物标志物（如ANP和BNP）的水平也升高，且CHKB-DT+/-小鼠的心肌收缩力也受损，表现为心肌收缩幅度、最大心肌收缩速率和最大心肌舒张速率下降。以上结果表明，CHKB-DT杂合敲除导致体内心脏扩张和功能障碍。相反，CHKB-DT过表达可减轻TAC诱导的心肌细胞依赖性的心脏扩张和功能障碍。

 

Fig2. CHKB-DT杂合敲除导致体内心脏扩张和功能障碍

 

FISH和核质分离实验显示，CHKB-DT位于心肌细胞的细胞质中，提示CHKB-DT可能通过转录后调控发挥作用。蛋白质组学分析显示，CHKB-DT+/-小鼠的代谢途径相关蛋白发生了显著变化。GO通路富集分析揭示了碳水化合物衍生物代谢过程、羧酸代谢过程、氧酸代谢过程和ATP代谢过程等能量代谢途径的失调。进一步的实验发现，CHKB-DT杂合敲除显著降低了心脏ATP的产生，并导致心脏样本中线粒体膜不完整和线粒体嵴结构紊乱。此外，研究人员还在体外探索了CHKB-DT的能量代谢相关作用。结果发现，使用Smart Silencer敲低CHKB-DT后，肌细胞的线粒体耗氧率受到抑制，这反映在ATP生产速率以及基础和最大呼吸水平降低。以上结果表明，CHKB-DT敲低会损害线粒体功能和能量供应，这可能导致心肌收缩功能障碍。

 

Fig3. CHKB-DT杂合敲除损害心脏能量代谢

 

最后，研究人员利用定量蛋白质组学、核糖体表达谱分析、RNA反义纯化实验、质谱分析、RNA pull-down、荧光素酶测定、RNA荧光原位杂交和Western blotting等方法探索了潜在的分子机制。结果发现，ALDH2（aldehyde dehydrogenase 2）是CHKB-DT的直接靶标。CHKB-DT通过GGUG motif与ALDH2和FUS（RNA结合蛋白FUS）的mRNA进行物理相互作用。CHKB-DT敲低加剧了ALDH2 mRNA的降解和4-羟基-2-壬xī醛的产生，而CHKB-DT的过表达逆转了这些分子变化。此外，恢复CHKB-DT+/-小鼠的ALDH2表达可缓解心脏扩张和功能障碍。

 

Fig4. 机制模型示意图

 

总之，本研究鉴定了一种以前未定义的DCM相关的lncRNA CHKB-DT。CHKB-DT在患病人类心脏组织中的抑制作用突出了其功能潜力。本研究发现CHKB-DT通过GGUG motif与FUS相互作用，调节ALDH2 mRNA的稳定性。内源性CHKB-DT的敲低可降低ALDH2的表达，引起线粒体功能障碍，并进一步导致心脏扩张和功能障碍。本研究结果为DCM发病机制中lncRNA对ALDH2表达的调控提供了新的见解。

 

原文链接：

https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCRESAHA.123.323428

 

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