文章標(biāo)題：E3 ubiquitin ligase TRIM21-mediated K48-linked ubiquitination of ALDH2 rs671 mutant promotes adverse cardiac remodeling

合作客戶：山東大學(xué)齊魯醫(yī)院陳玉國(guó)、徐峰教授團(tuán)隊(duì)

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研究背景

心梗后心衰是急性心肌梗死患者恢復(fù)期的首要死亡原因，盡管再灌注治療可恢復(fù)心肌血供，但心梗后心衰的死亡率和致殘率仍居高不下。ALDH2 rs671是人類(lèi)常見(jiàn)的單核苷酸突變，與心梗后主要不良心臟事件（MACE）風(fēng)險(xiǎn)升高相關(guān)，然而該突變影響心梗后心臟重構(gòu)的分子機(jī)制尚不明確。蛋白泛素化是心衰發(fā)病的關(guān)鍵調(diào)控機(jī)制，但ALDH2 rs671突變體的泛素化修飾尚未被闡明，亟需鑒定其上游E3泛素連接酶并明確作用機(jī)制。

部分研究結(jié)果

1、TRIM21介導(dǎo)ALDH2 rs671泛素化降解致心梗后心臟不良重構(gòu)

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)構(gòu)建骨髓嵌合小鼠心梗模型，發(fā)現(xiàn)攜帶ALDH2 rs671突變的小鼠在MI后出現(xiàn)更嚴(yán)重的心肌纖維化，心臟收縮功能顯著下降以及巨噬細(xì)胞胞葬作用缺陷；且突變組與野生組的心肌駐留/浸潤(rùn)巨噬細(xì)胞數(shù)量無(wú)顯著差異，說(shuō)明表型由巨噬細(xì)胞功能異常而非數(shù)量變化導(dǎo)致。組織和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)，ALDH2 rs671 突變體的蛋白水平顯著降低，但mRNA水平與野生型無(wú)差異；在心肌梗死患者和小鼠的缺血組織中，ALDH2蛋白水平進(jìn)一步下調(diào)。環(huán)己酰亞胺蛋白合成抑制實(shí)驗(yàn)顯示，ALDH2 rs671突變體的降解速率顯著快于野生型；使用蛋白酶體抑制劑MG132處理可顯著抑制其降解，而氯喹無(wú)作用，證實(shí)其經(jīng)蛋白酶體途徑降解。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)TRIM21是ALDH2的E3泛素連接酶，TRIM21通過(guò)K48位點(diǎn)連接的泛素化修飾ALDH2，主要作用于K73位點(diǎn)；ALDH2 rs671突變體與TRIM21結(jié)合更強(qiáng)，導(dǎo)致其更易被降解。

骨髓特異Aldh2 rs671變異增強(qiáng)心肌梗死后心臟纖維化

2、靶向干預(yù)TRIM21/ALDH2可逆轉(zhuǎn)心梗后心臟不良重構(gòu)

為進(jìn)一步驗(yàn)證ALDH2的功能，研究團(tuán)隊(duì)使用AAV9-Aldh2進(jìn)行拯救實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)ALDH2的過(guò)表達(dá)能夠減輕MI后心功能的下降幅度以及心臟修復(fù)過(guò)程中的心臟纖維化，同時(shí)恢復(fù)巨噬細(xì)胞胞葬功能。為闡明TRIM21在MI后心臟纖維化過(guò)程中巨噬細(xì)胞中的作用，使用CD68啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的AAV構(gòu)建了巨噬細(xì)胞特異性Trim21敲低小鼠，結(jié)果顯示敲低Trim21恢復(fù)了ALDH2 rs671突變導(dǎo)致的巨噬細(xì)胞胞葬功能缺陷，顯著提高心梗后小鼠生存率，逆轉(zhuǎn)心肌纖維化，恢復(fù)心臟收縮功能。這些結(jié)果表明，通過(guò)下調(diào)Trim21，rs671突變介導(dǎo)的心臟纖維化缺陷得到改善。

Aldh2過(guò)表達(dá)挽救了由Aldh2 rs671變體誘導(dǎo)的心臟功能惡化

研究結(jié)論

本研究首次發(fā)現(xiàn)E3泛素連接酶TRIM21是ALDH2 rs671 突變體的上游調(diào)控因子，其可催化ALDH2第73位賴(lài)氨酸發(fā)生K48位點(diǎn)連接的泛素化并加速該突變體的蛋白酶體降解，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞的胞葬功能缺陷，進(jìn)而加劇急性心肌梗死后的心肌纖維化和心臟收縮功能障礙。證實(shí)TRIM21是心肌梗死后心力衰竭的潛在治療靶點(diǎn)，且揭示了TRIM21-ALDH2-Rac2-胞葬作用調(diào)控軸在心梗后心肌纖維化中的關(guān)鍵調(diào)控機(jī)制。