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【Circulation Research】废物妄想,,,,,,宝宝的小心脏有HDAC3来守护

时间:2022-07-13 热度:

 

前言
 

距离全球首例猪心脏移植手术已经已往半年,,,,,,“顶流”马里兰大学医学院Dr. Deqiang Li的研究团队于2022年7月在Circulation Research杂志上揭晓问题为“Epicardial HDAC3 promotes myocardial growth through a novel microRNA pathway”的心血管文章。。。。该研究展现了心脏发育中心外膜HDAC3通过抑制miR-322/miR-503来刺激Fgf9和Igf2进而增进致密心肌生长,,,,,,为剖析先天性心脏缺陷的病因和增进心肌再生提供了新的战略和看法。。。。

 

配景先容
 

 先天性心脏病CHD仍是天下规模内最常见的出生缺陷。。。。肌源性缺陷常与多种形式的冠心病有关。。。。既往的研究集中在确定心肌的内在因向来相识潜在的致病缘故原由,,,,,,而非心肌细胞的胞间通讯与调控作用被忽视。。。。心外膜和心外膜衍生细胞能够通过旁渗透信号串扰调理相邻致密心肌组织的发育,,,,,,又通过提供旁渗透生长因子(Fgf9、Igf2)在调理心脏再生中起着要害的枢纽作用。。。。

HDAC(组卵白去乙;;;福3是一类HDAC家族的成员,,,,,,它可以催化从组卵白尾部赖氨酸残基中去除乙;;;,,,,,,并通过调理基因表抵达场许多生物学历程。。。。中胚层或全基因敲除HDAC3可导致肌源性缺陷和早期胚胎致死,,,,,,心肌中特异性的HDAC3缺失却不会在早期心脏发育中对心脏形态表型爆发影响,,,,,,而是会损害出生后后期的心脏功效。。。。这批注HDAC3在非肌细胞室间的功效可能对早期心肌发育至关主要。。。。本研究旨在探寻早期心脏发育历程中,,,,,,HDAC3在心外膜中的作用以及Fgf9和Igf2的表达怎样受到HDACs或miRs的调控。。。。

 


图. The schematics of the working model
 

亮点要素

1、发育中的心外膜中Hdac3的表达对致密心肌生长至关主要

2、HDAC3关于心外膜衍生的细胞分解和迁徙是很主要的

3、miR-322和miR-503抑制Fgf9和Igf2的转录

4、HDAC3通过抑制miR-322和miR-503的表达来增进Fgf9和Igf2的转录


研究内容
 

01
 

研究者首先构建了心外膜特异性Hdac3敲除鼠Hdac3eko以研究心脏发育中Hdac3在心外膜中的潜在作用。。。。对敲除Hdac3的心外膜举行了谱系追踪。。。。发明E12.5-E16.5,,,,,,epdc(心外膜衍生细胞)爆发EMT迁徙至致密心肌成为成纤维细胞和冠状动脉血管细胞。。。。E14.5的eko心脏迁徙至致密心肌的epdc比例显著降低,,,,,,这批注在Hdac3缺乏的epdc中保存潜在的EMT迁徙缺陷。。。。心外膜增进胚胎冠状动脉生长,,,,,,而eko心脏中冠状动脉血管细胞标记物Sox17阳性细胞显着镌汰,,,,,,批注eko心脏中冠状动脉发育受损。。。。心外膜和epdc通过胞间相互作用增进心肌致密化生长,,,,,,研究者评估了胚胎期心外膜Hdac3缺陷心脏的心肌,,,,,,E13.5/E14.5 eko心脏的致密层显着比比照心脏薄。。。。又对细胞增殖/凋亡是否导致eko心室壁发育不良举行验证,,,,,,E13.5 eko小鼠致密心肌中pH3/Brdu阳性心肌细胞的百分比与比照心肌相比显著降低,,,,,,证实心脏发育中心外膜Hdac3特异性缺失导致心室壁发育不全。。。。


Figure 1. Epicardial deletion of Hdac3 resulted in hypoplasia of ventricular compact wall.

 


02
 

 为了进一步探讨导致eko心脏室壁发育不全表型的潜在分子机制,,,,,,研究者使用CRISPR/Cas9手艺,,,,,,构建了永生化小鼠心外膜细胞(MECs)Hdac3单克隆敲除株。。。。Hdac3敲除MECs比比照MECs生长慢。。。。又对细胞举行批量RNA测序和基因本体剖析,,,,,,发明了1681个下调基因。。。。GO通路剖析发明,,,,,,前14个显著通路均加入细胞破碎。。。。在剖析下调基因中epdc渗透的生长因子后,,,,,,确定Fgf9和Igf2是目的分子。。。。验证发明Hdac3敲除株中Fgf9和Igf2在mRNA和卵白水平上均降低。。。。体内eko心脏中Fgf9和Igf2也显著降低。。。。提醒Fgf9和Igf2的表达下降与Hdac3缺失有关。。。。

 
Figure 2. Hdac3 deletion resulted in downregulation of Fgf9 and Igf2.

 

03
 

研究者试图确定Fgf9和Igf2的镌汰是否与心肌细胞增殖镌汰有关。。。。与比照细胞EV相比,,,,,,Hdac3敲除株KO上清液中Fgf9和Igf2显著降低。。。。又用细胞上清处置惩罚E13.5疏散的原代胚胎心肌细胞。。。。与EV上清相比,,,,,,KO上清处置惩罚的pH3阳性心肌细胞百分比和心肌细胞总数显著降低并且其削弱了心肌细胞增殖下游信号通路ERK磷酸化的激活。。。。而在KO中增补Fgf9和Igf2可以修复心肌细胞增殖缺陷并使p-FGFR1/p-IGFR1活化。。。。以上效果批注,,,,,,来自心外膜细胞渗透的Fgf9和Igf2提供了驱动心肌细胞增殖的主要线索。。。。
 


Figure 3. Supplementation of Fgf9 or Igf2 rescues CM proliferation defects.

 


04
 

为了确定HDAC3是通已往乙;;;富钚岳从盏糉gf9和Igf2的表达,,,,,,研究者用选择性HDAC3去乙;;;敢种萍罵GFP966处置惩罚MECs,,,,,,RGFP966处置惩罚显著降低了Fgf9和Igf2。。。。研究者又举行了Rescue实验。。。。慢病毒Hdac3在敲除株中重表达乐成恢复了Fgf9和Igf2的表达,,,,,,而去乙;;;甘Щ钔槐渎《綡dac3的重表达并不可拯救Fgf9和Igf2的表达。。。。证实HDAC3确实是通已往乙;;;富钚缘骺谾gf9和Igf2的表达。。。。

Figure 4. HDAC3 induces the expression of Fgf9 and Igf2 dependent on its deacetylase activity.

 


05


Fgfs和Igfs的表达可被miRs调控,,,,,,研究者对敲除株举行了miR测序。。。。通过差别表达剖析及模拟连系位点筛选发明miR-322或miR-503模拟物处置惩罚显著抑制Fgf9和Igf2的表达。。。。通过Western blot进一步验证了miR-322 mimics/miR-503 mimics处置惩罚对Fgf9和Igf2表达的显著抑制作用。。。。又使用miR-322或miR-503模拟物处置惩罚作育的E13.5心肌细胞,,,,,,显著降低了pH3阳性心肌细胞的百分比,,,,,,批注miR-322和miR-503抑制心肌细胞增殖。。。。当HDAC3的去乙;;;富钚员籖GFP966抑制时,,,,,,miR-322和miR-503与敲除株中同样显著上调。。。。体内E13.5 eko心脏中也视察到miR-322和miR-503的显著上调。。。。证实晰miR-322、miR-503能够抑制Fgf9、Igf2表达和心肌细胞增殖。。。。
 

 

Figure 5.miR-322 and miR-503 repress the expression of Fgf9 and Igf2 and CM proliferation.


06
 

为了确定当Hdac3被敲除或抑制时,,,,,,miR-322和miR-503的上调对Fgf9和Igf2的降低有因果影响,,,,,,使用miRZip慢病毒滋扰miR-322或miR-503的表达,,,,,,敲低miR-322或miR-503后可显著恢复敲除株中Fgf9和Igf2的表达。。。。以上效果批注HDAC3通过抑制miR-322和miR-503增进Fgf9和Igf2的表达。。。。

Figure 6. Knockdown of miR-322 or miR-503 restores the expression of Fgf9 and Igf2.

 

07
 

H3K27Ac是活性启动子的标记,,,,,,也是HDAC3的直接下游靶点。。。。Hdac3缺失导致MECs中H3K27Ac显著增添。。。。ENCODE实验发明,,,,,,miR-322/miR-503的启动子区域受表观遗传调控。。。。为了确定Hdac3缺失是否会影响miR-322/miR-503启动子的染色质可及性,,,,,,研究者通过ChIP-qPCR研究了H3K27Ac在敲除株中的连系亲和力。。。。发明Hdac3缺失显著增添了H3K27Ac与miR-322/miR-503启动子的连系,,,,,,这批注Hdac3缺失使miR-322/miR-503启动子更容易被转录因子靠近。。。。为了明确这种染色质可及性的增添是否会影响miR-322/miR-503启动子的活性,,,,,,又举行了miR-322/miR-503启动子荧光素酶报告基因实验。。。。发明与比照细胞株相比,,,,,,敲除株或经RGFP966处置惩罚后荧光素酶活性显著增添,,,,,,批注HDAC3对miR-322/miR-503启动子的调控同样依赖于其去乙;;;富钚浴。。。


Figure 7. HDAC3 represses miR-322/miR-503 promoter activity.

 

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