小鼠模型在揭示RNA解旋酶DDX5調控CamkI以維持心臟功能中的應用

心力衰竭（heart failure, HF）是指心臟的收縮或舒張功能受損，導致心功能降低，無法滿足身體代謝需求的一種臨床綜合征。心衰是全世界發(fā)病率和死亡率的主要原因，闡明心衰發(fā)生和發(fā)展的分子機制，并探索新的治療方法迫在眉睫。RNA結合蛋白（RNA  binding protein, RBP）結構和功能異常在心衰的發(fā)生發(fā)展中起到關鍵作用，干預RBP及其下游的靶分子可顯著延緩心衰進展。

2024年7月26日，上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院張瑞巖/閆小響團隊在心血管權威期刊Circulation雜志上發(fā)表題為RNA helicase DDX5 maintains cardiac function by regulating CamkIIδ alternative splicing的研究論文，首次報道RNA解旋酶DDX5在維持心臟功能中的關鍵作用，闡明DDX5通過調節(jié)心肌細胞CaMKIIδ可變剪接維持細胞鈣穩(wěn)態(tài)的深層機制。上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院心臟內科臨床博士后賈康妮、博士生程豪邁、醫(yī)師馬文琦為本文共同第一作者。同濟大學附屬東方醫(yī)院再生醫(yī)學研究所高崚教授、上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院心臟內科張瑞巖教授和閆小響教授，為論文的共同通訊作者。
 

圖片來源：《Circulation》
（https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39056171/）
 

研究材料與方法
在這項研究中，研究者檢測了DDX5在人類衰竭心臟和小鼠HF模型中的表達。為了研究DDX5在心臟中的功能，研究人員構建了兩種心肌細胞特異性敲除小鼠（均由賽業(yè)生物提供），包括組成型敲除小鼠DDX5^flox/flox，α-MHC-cre^+/-，及誘導型敲除小鼠DDX5^flox/flox，α-MHC-MerCreMer^+/-，均采用DDX5^flox/flox同窩小鼠作為對照。研究者通過腺相關病毒9型（AAV9）在心肌細胞中過表達DDX5，并通過主動脈縮窄（transverse aortic constriction TAC）建立小鼠HF模型。后續(xù)研究者利用免疫沉淀-液相色譜/質譜法、RNA測序、可變剪接分析和RNA免疫沉淀測序研究DDX5調控心功能的深層機制。

技術路線

研究結果
1. DDX5在心衰患者標本中下調
通過分析公共數據庫中的數據，發(fā)現心衰患者心臟組織中，DDX5表達顯著下調，表明DDX5可能是心衰的潛在上游調節(jié)因子。

圖1 DDX5在心力衰竭的過程中出現下調[1]

2.DDX5的心臟特異性過表達減輕了TAC誘導的小鼠心力衰竭
通過構建三種小鼠動物模型，研究者發(fā)現DDX5敲除小鼠（由賽業(yè)生物提供）出現自發(fā)性心衰和DCM的表型，主要表現為心功能下降、心腔增大、室壁變薄和纖維化等。相反，攜帶心肌細胞特異性啟動子的AAV9-cTnT-DDX5腺相關病毒則可以顯著改善TAC誘導的心功能降低及不良心室重構。
 

圖2 Ddx5基因的敲除導致胚胎發(fā)育過程中的心力衰竭^[1]

3.DDX5通過直接結合其前體mRNA來調節(jié)CamkIIδ選擇性剪接
通過蛋白質組學和RIP-seq證明了DDX5可直接結合轉錄物介導心肌細胞中的RNA剪接。rMATS分析鑒定出了DDX5的差異剪接事件，CamkIIδ是最顯著的差異剪接靶點。CaMKIIδ是心肌細胞鈣穩(wěn)態(tài)調節(jié)的重要激酶，其通過可變剪接產生11種不同的剪接變體，在心臟中主要表達CaMKIIδ A/B/C/9 4種剪接變體。后續(xù)實驗證實了Ddx5缺失會導致CamkIIδ剪接異常，增加了CamkIIδ外顯子15的納入，從而增加CamkIIδA的表達。

圖3 DDX5對CamkIIδ選擇性剪接的直接調控^[1]

4. 敲除CaMKIIδA可部分恢復Ddx5 KO小鼠的心力衰竭表型
最后，作者通過腺相關病毒對轉錄本CaMKIIδA進行敲減則可以顯著回復DDX5缺失所引起的心衰及DCM表型，論證了DDX5通過調控CaMKIIδ可變剪接，阻止異常轉錄本CaMKIIδA的形成從而維持心肌細胞鈣穩(wěn)態(tài)。
 

圖4 Nynrin過表達顯著提高HSC的輻射抵抗力^[1]

研究結論
這項研究確定了DDX5（一種RNA解旋酶）通過調節(jié)CamkIIδ的選擇性剪接，維持心臟Ca²⁺穩(wěn)態(tài)和心臟功能。這項研究不僅揭示了DDX5在心臟中的新作用，而且表明靶向DDX5-CaMKIIδA軸可以為治療心力衰竭提供新的策略。

參考文獻：
[1]Jia K ,Cheng H ,Ma W , et al.RNA Helicase DDX5 Maintains Cardiac Function by Regulating CamkIIδ Alternative Splicing.[J].Circulation,2024
 

DDX5 flox小鼠

小鼠福利，限定發(fā)放中~

品系名稱：
C57BL/6NCya-DDX5^em1flox/Cya
品系編號：
CKOCMP-13207-Ddx5-B6N-VA
產品編號：
S-CKO-02023
應用方向：
癌癥,遺傳,血液,骨骼,呼吸,罕見病
打靶方案：