RNA結合蛋白在心血管疾病中作用機制的研究進展

劉嘉欣，楊五小

摘要綜述RNA結合蛋白的生物學意義，重點介紹其在心房顫動、急性冠脈綜合征及特殊類型心臟病方面的作用機制及研究進展，展望RNA結合蛋白轉導蛋白β樣蛋白2在心肌梗死疾病中的作用。

關鍵詞心血管疾病；RNA結合蛋白；轉導蛋白β樣蛋白2；心肌梗死；綜述

doi：10.12102/j.issn.1672-1349.2024.08.015

隨著我國社會經濟不斷發展及城鎮化進程不斷加速，人民的生活方式發生了很大的變化，心血管疾病危險因素也日漸增加，因此，心血管疾病的發病率呈逐漸升高的態勢。據《中國心血管健康與疾病報告2021》報道，我國因心血管疾病死亡人數分別占農村和城市死亡人數的46.7%和44.3%［1］。盡管心血管疾病的診療方法和技術已有很大進展，但目前仍未見到心血管疾病發病率的拐點，這已經成為我國重大的公共衛生問題［1］。因此，提高心血管疾病的預防、治療以及改善其預后是當務之急。在心血管疾病分子機制的研究中，RNA結合蛋白（RNA-binding proteins，RBPs）的作用越來越被關注。RBPs能夠調節基因表達［2］，與心血管系統的發育及心血管疾病的發生發展密切相關，如RBPs中的RBM20（RNA結合基序蛋白20）和RBM24（RNA基序結合蛋白24），就已被證明在心臟發育中發揮著重要作用［3-4］。因此，找尋RBPs在心血管疾病發生發展過程中的作用靶點，對心血管疾病靶向治療方案的研發至關重要。

1RBPs概述

RBPs是一類能夠特異性識別和結合RNA分子的蛋白質的總稱［5］，其通常通過一個或多個RNA結構域，包括RNA的編碼區（內含子和外顯子）、5′非翻譯區（5′UTR）和3′非翻譯區（3′UTR）與RNA結合［6-7］，參與RNA的可變剪接、RNA輸出、RNA穩定與衰變以及翻譯后修飾等過程［8-9］（見圖1）。RBPs可以與編碼區內的可變剪接位點相結合來促進可變剪接。RBPs也可以與3′UTR結構域相互作用誘導或抑制RNA衰變，并且可以介導RNA穩定；而缺乏結合3′UTR結構域靶點的RBPs會破壞RNA的穩定性［10］。此外，mRNA成熟的關鍵是在5′端加“帽”結構和在3′端加多腺苷酸（poly-A）尾；而RBPs可以通過去帽酶去除5′-帽結構，并通過去氨基化酶去除3′poly-A尾部，進而啟動RNA降解和RNA衰變［11］。

在人類基因組中，至少有1 200個經過驗證的RBPs以及一些新發現的RBPs［12］，這些RBPs可參與多種重要的生理和病理過程。例如，RNA結合基序單鏈相互作用蛋白1（Rbms1）在大腦皮層發育過程中促進神經元的分化和放射狀遷移［13］；DEAD box RNA解旋酶-5（DDX5）通過干預腸道tuft細胞的功能來調節腸道的微生物菌群和疾病易感性［14］。HuD蛋白通過抑制哺乳動物雷帕霉素靶蛋白1（mTORC1）的活性和提高ADP核糖基化因子樣6相互作用蛋白1（ARL6IP1）的水平來促進細胞自噬和腫瘤應激生存［15］。此外，有文獻報道，異常生成或缺失的RBPs與心血管疾病的發生發展也密切相關。

2RNAs與心血管疾病

2.1心房顫動

心房顫動是臨床上最常見的快速性心律失常，其發生增加了心腦血管疾病的發病率和死亡率［16］。目前，人們對心房顫動的發生機制尚不完全清楚。研究表明，RBPs對心肌細胞離子通道有調節作用［17］，因此推測RBPs可能參與心房顫動的發生發展。冷誘導RNA結合蛋白（cold-inducible RNA-binding protein，CIRP）是一種可以在低溫環境中被誘導表達的RBPs［18］，其能夠靶向作用于心房肌細胞的離子通道從而誘導心房顫動發生。Xie等［19］構建了CIRP敲除的大鼠模型，經刺激后可誘發心房顫動，通過外部程控心房內起搏評估心房有效不應期（AERP）和心房顫動敏感性，發現CIRP缺失可以使AERP縮短，并使心房顫動敏感性增強，這與Brundel等［20］研究所得AERP縮短可誘發心房顫動的結論一致。為了深入了解CIRP對心房顫動的作用機制，Xie等［19］通過蛋白質免疫印跡法（Western Blot）檢測發現CIRP敲除的大鼠模型中，超快速延遲整流電流（IKur）和瞬時外向電流（Ito）增加，并且IKur和Ito相對應的電壓依賴型鉀通道1.5（Kv1.5）和電壓依賴型鉀通道4.2/4.3（Kv4.2/4.3）的通道蛋白表達顯著增加。這一研究表明，CIRP缺失可上調Kv1.5和Kv4.2/4.3通道蛋白的表達來調節心房電活動，從而誘發心房顫動。因此，CIRP有望成為心房顫動治療的新靶點。

QKI（quaking protein）是一種RBPs，屬于進化上保守的信號轉導與 RNA活化蛋白（STAR）家族［21］，其有望成為心房顫動治療的新靶點。目前的研究認為，炎癥與心房顫動的關系密切［22］，多種炎性細胞如中性粒細胞、巨噬細胞等在心房顫動病人心房組織中的浸潤增加［23-24］。孫澤瑋等［25］研究發現心房顫動病人心房組織中的巨噬細胞為促炎型，心房肌細胞快速起搏可以誘導促炎型巨噬細胞極化。隨后將HL-1細胞與脂多糖（LPS）刺激的巨噬細胞共同培養，發現心房肌細胞L型離子通道α1C亞基基因（CACNA1C）表達受到抑制，而白細胞介素-1β（IL-1β）敲除的巨噬細胞組抑制了這一過程，這表明IL-1β可以使CACNA1C表達下調，從而減少心房肌細胞L型離子通道的表達。Tili等［26］發現LPS刺激抑制QKI的表達，而敲低QKI可以增加IL-1β的表達，孫澤瑋［25］在上述實驗過程中也觀察到了這一現象；同時還發現了敲除QKI能下調CACNA1C表達，因此推測促炎型巨噬細胞能夠分泌IL-1β來抑制心房肌細胞中QKI的表達，從而下調CACNA1C表達，使心房肌細胞L型離子通道減少；而L型離子電流減少會下調動作電位時程，縮短有效不應期，誘發心房顫動。

2.2急性冠脈綜合征（ACS）

急性冠脈綜合征是一種嚴重危及生命的心血管疾病［27］，通常由冠狀動脈粥樣斑塊破裂或糜爛引起，而動脈粥樣斑塊形成是由于平滑肌細胞異常增殖并向血管內膜遷移導致的［28］。因此，血管平滑肌細胞增殖和遷移是急性冠脈綜合征的病理基礎。Lin28是存在于真核生物中的一種保守的RBPs，萬樹威等［29］構建了大鼠靜脈移植模型，發現涂抹Lin28-shRNA凝膠慢病毒組的移植靜脈內膜厚度相較于其他對照組明顯降低，這表明降低Lin28的表達可以抑制血管內膜平滑肌細胞的增殖和遷移。Brennan等［30］發現糖尿病動脈粥樣硬化小鼠的主動脈中Lin28表達增加，而let-7表達降低。進一步細胞實驗表明，促細胞分裂素血小板衍生生長因子（platelet derived growth factor，PDGF）處理后的平滑肌細胞中let-7表達減少；而沉默Lin28后，平滑肌細胞中PDGF受體表達減少。由此推斷Lin28能夠上調PDGF受體表達水平，抑制let-7的生成，進而促進平滑肌細胞的增殖和遷移，導致冠狀動脈粥樣硬化發生。此外，Lin28在心肌梗死中也發揮著作用。Hao等［31］發現在小鼠心肌梗死模型中，高表達的Lin28可以抑制心肌梗死后的心室重構、心功能障礙以及心肌肌鈣蛋白I（cTnI）和肌酸激酶同工酶（CK-MB）的釋放，并且抑制白細胞介素-6（IL-6）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）的表達水平。進一步研究發現，敲除沉默信息調節因子1（Sirt1）基因后，高表達的Lin28則不能抑制心肌梗死后心室重構、心功能障礙及cTnI和CK-MB的釋放。因此，推測Lin28能夠調控Sirt1的表達，減少心肌梗死后心肌損傷標志物的釋放，改善心肌梗死后的心功能，從而起到保護心肌梗死后心臟的作用。

CIRP與冠狀動脈狹窄程度密切相關，對急性冠脈綜合征有較好的預測與診斷價值［32］。有研究表明，炎癥與急性冠脈綜合征發生有關，如IL-6可誘導白細胞黏附，使斑塊處纖維帽變薄，斑塊的穩定性下降并出現裂隙，最終導致斑塊破裂和血栓形成［33-34］；而CIRP可以直接上調炎性因子IL-6的表達［35］。有研究者測定了急性冠脈綜合征病人血清中CIRP、IL-6的濃度，發現二者的表達呈正相關，因此，推測在心肌急性缺血、缺氧時，心肌細胞會大量產生CIRP進而上調IL-6的表達，然后二者分泌到細胞外并釋放入血，由此可在一定程度上反映急性冠脈綜合征病人冠狀動脈狹窄的程度［32-34］。

2.3特殊類型心臟病

心肌致密化不全（noncompaction of the ventricular myocardium）是胚胎發育過程中心肌致密化失敗所致的一種特殊類型心肌病。研究表明，胚胎鼠心肌細胞表現為單核和二倍體，具有高度增殖性，而出生后不久的小鼠心肌細胞就退出細胞周期，變成雙核和多倍體，失去增殖能力，這與心臟沒有再生能力相吻合［36-37］。Gan等［38］研究發現RBPs RBPMS缺失可導致心臟發育過程中心肌細胞胞質分裂失敗，心肌細胞過早出現細胞周期停滯，形成雙核和多倍體，從而使心肌細胞數量減少，導致心肌致密化不全。Soonpaa等［39］發現長型Pdlim5在心臟發育過程中高度表達，在出生后逐漸減少，而短型Pdlim5開始顯著增加，二者轉換的時間與心肌細胞雙核化開始的時間一致。Gan等［38］通過RNA測序發現，RBPMS通過剪接出Pdlim5的外顯子8來抑制短型Pdlim5，以維持長型Pdlim5在胚胎心肌細胞中的表達；而RBPMS的缺失導致短型Pdlim5的異常積累，其直接抑制心肌細胞胞質分裂，從而減少心肌細胞數量，導致心肌致密化不全。這一研究表明心肌致密化不全的發生與RBPMS缺失密切相關。

左心發育不全綜合征（hypoplastic left heart syndrome，HLHS）是心血管系統發育不良所致的先天性心血管畸形，其發生與RBFOX2的基因功能缺失密切相關［40］。RBFOX2是一種RBPs，Verma等［41］構建了RBFOX2敲除小鼠模型，發現在這些小鼠胚胎中卵黃囊脈管系統出現異常，并且觀察到這些小鼠的心臟未能顯示4個心腔；之后進行RNA測序發現，RBFOX2敲除可以影響Rho GTP酶的表達，使細胞周期停滯，內皮細胞向肌成纖維細胞、平滑肌細胞等細胞轉化受到影響。而在HLHS中也同樣存在這些發育缺陷，這表明RBFOX2與HLHS之間存在一定的聯系。

3展望

目前一系列研究結果表明RBPs參與了多種心血管疾病的發生發展，但仍未完全闡明心血管疾病復雜的發病機制，更多的RBPs在心血管系統中的作用機制亟需進一步研究。例如，RBPs中的TBL2是一種內質網定位蛋白，由N端跨膜區和C端WD40結構域組成，其可以與移行上皮反應基因1（TERE1）相互作用，調控跨膜電位、活性氧/活性氮（ROS/RNS）和SXR基因［42］，也可以通過WD40結構域與60S核糖體亞基相關聯［43］。此外，TBL2也是一種內質網應激蛋白激酶R樣內質網激酶（PERK）結合蛋白，而PERK對于細胞在內質網應激條件下的生存非常重要，TBL2通過與PERK結合，在內質網應激過程中調控細胞生存［44］；并且在缺氧條件下，TBL2可以調控激活轉錄因子4（ATF4）的翻譯影響細胞生長［45-46］；其次，TBL2基因的甲基化可以通過激活PERK-TBL2-eIF2α-ATF4通路來影響脂代謝［47-48］。而在心肌梗死后內質網持續或過強的應激會引起心肌損傷，最終發生心力衰竭［46］；此外，脂代謝異常是動脈粥樣硬化的關鍵，而動脈粥樣硬化是心肌梗死的基礎。因此，TBL2是否可能通過調控下游基因在心肌梗死中發揮作用將是下一步研究的方向。

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（收稿日期：2022-12-15）

（本文編輯王雅潔）