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Circ Res︱胡清华/蒋丁胜联合武汉大学人民医院易欣团队揭示调控肺动脉高压的表观遗传学新机制和新靶点

作者: 时间:2024-05-23 点击量:


2024521日,基础医学院胡清华联合同济医学院附属同济医院蒋丁胜以及武汉大学人民医院易欣团队在心血管领域学术期刊Circulation Research发表题为SMYD2-methylated PPARγ Facilitates Hypoxia-induced Pulmonary Hypertension by Activating Mitophagy的研究论文,首次发现SMYD2单甲基化非组蛋白PPARγ 并抑制其核转位和激活,通过引发线粒体自噬加速肺动脉平滑肌细胞增殖,促进肺动脉高压的发生发展,且SMYD2的抑制剂LLY-507PPARγ 的激动剂Rosiglitazone均能有效逆转缺氧诱导的肺动脉高压,这表明靶向抑制SMYD2或激活PPARγ 是防治肺动脉高压的潜在策略。

肺动脉高压(pulmonary hypertension, PH)是一类致命的肺循环障碍性疾病,通常始于原发或继发的各种原因导致的平均肺动脉压升高,继而引发肺循环血流受阻以及右心衰竭。异常压力和微环境下的肺血管重构是肺动脉高压的典型病理特征,肺动脉中层平滑肌细胞作为肺血管壁的主要组成部分,其异常增殖是导致肺血管重构的核心机制。蛋白质甲基化是一种可逆的蛋白质翻译后修饰,通常发生在组蛋白上,调控染色质的结构影响基因的表达。近年来,多个非组蛋白也被报道能发生甲基化修饰,并影响相关蛋白的活性和功能。多项研究表明,蛋白质甲基化修饰参与肺动脉高压的调控,如组蛋白甲基转移酶G9aEZH2可通过调节肺动脉平滑肌细胞的凋亡、增殖和迁移,参与肺动脉高压的病理过程。但蛋白质甲基化修饰,尤其是非组蛋白的甲基化修饰在肺动脉高压中的作用和分子机制尚不完全清楚,且靶向蛋白质甲基化修饰是否能有效逆转缺氧诱导的肺动脉高压尚缺乏相关证据。SMYD2是一种蛋白质赖氨酸甲基转移酶,能促进组蛋白和非组蛋白的甲基化修饰调控包括肿瘤在内的多种疾病的发生发展,但SMYD2在肺动脉高压中的调控作用和分子机制尚无报道。

首先,研究人员发现,在3型肺动脉高压临床患者以及慢性缺氧诱导的肺动脉高压模型大、小鼠的肺动脉平滑肌中层中SMYD2的表达上调。采用LLY-507 (SMYD2抑制剂)处理雌、雄性大鼠以及小鼠可以显著逆转慢性缺氧诱导的肺血管重构和右心重构;相反,平滑肌细胞特异性SMYD2过表达(SMYD2-vTg)小鼠则表现出更为严重的缺氧相关肺动脉高压表型。

继之,研究人员对大鼠原代肺动脉平滑肌细胞(RPASMCs)进行缺氧刺激(1% O2)并分别给予LLY-507SMYD2敲低或过表达处理。结果显示,缺氧诱导RPASMCs增殖能力增强,LLY-507或敲低SMYD2显著抑制缺氧诱导的RPASMCs增殖;相反,SMYD2过表达则促进缺氧诱导的PRASMCs增殖。接着,研究团队对敲低SMYD2后的RPASMCs进行了转录组学测序。生物信息学分析结果显示,SMYD2对细胞周期、DNA复制等生物过程具有显著调节作用,且敲低SMYD2G2/M 检查点相关分子表达下调。后续实验证实SMYD2可通过阻止细胞由S期进入G2/M期从而抑制PASMCs增殖。

进一步地,通过单样本基因组富集分析(ssGSEA),研究人员发现,敲低SMYD2PPARγ 信号通路活性显著增强。进一步研究表明,SMYD2并不影响PPARγ 的表达,而是通过与PPARγ 相互作用并单甲基化PPARγ ,进而阻止PPARγ 的核转位影响其对下游基因的转录活性。鉴于PPARγ 对线粒体功能的重要调控作用,研究团队通过mt-Keima荧光探针、透射电镜以及Seahorse线粒体压力测试等手段探索并证实SMYD2过表达可促进缺氧诱导的线粒体自噬、MDA/ROS释放和线粒体能量代谢异常,而采用PPARγ 激动剂Rosiglitazone (ROSI)处理则可显著逆转SMYD2过表达对线粒体自噬的影响。

最后,研究团队对慢性缺氧诱导的SMYD2-vTg小鼠给予Rosiglitazone (ROSI)处理,结果显示,激活PPARγ 可显著改善SMYD2过表达导致的缺氧相关肺血管重构和右心衰竭;另一方面,体外实验也证实,ROSI处理显著逆转了缺氧条件下SMYD2过表达诱导的RPASMCs过度增殖。


   


综上所述,本研究揭示了蛋白质甲基转移酶SMYD2在肺动脉平滑肌细胞增殖、肺血管重构以及肺动脉高压发生发展中的关键作用,阐明了SMYD2对非组蛋白PPARγ 的甲基化修饰、亚细胞定位和活性调控作用,提出SMYD2-PPARγ 轴通过调控线粒体自噬诱导肺动脉平滑肌细胞增殖参与肺动脉高压形成的表观遗传学机制,靶向抑制SMYD2或激活PPARγ 可能成为防治肺动脉高压的新靶点。

同济医学院附属同济医院心脏大血管外科李毅博士、魏翔教授以及基础医学院肖瑞讲师为论文的第一作者,武汉大学人民医院易欣副教授、同济医学院附属同济医院心脏大血管外科蒋丁胜副研究员以及基础医学院胡清华教授为论文共同通讯作者。该研究获得国家自然科学基金项目资助。


原文链接:https://www.ahajournals.org/doi/abs/10.1161/CIRCRESAHA.124.323698

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