心力衰竭（heart failure, HF）是指心臟的收縮或舒張功能受損，導(dǎo)致心功能降低，無(wú)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(jī)制，并探索新的治療方法迫在眉睫。RNA結(jié)合蛋白（RNA  binding protein, RBP）結(jié)構(gòu)和功能異常在心衰的發(fā)生發(fā)展中起到關(guān)鍵作用，干預(yù)RBP及其下游的靶分子可顯著延緩心衰進(jìn)展。

2024年7月26日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院張瑞巖/閆小響團(tuán)隊(duì)在心血管權(quán)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(bào)道RNA解旋酶DDX5在維持心臟功能中的關(guān)鍵作用，闡明DDX5通過(guò)調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞CaMKIIδ可變剪接維持細(xì)胞鈣穩(wěn)態(tài)的深層機(jī)制。上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院心臟內(nèi)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(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院再生醫(yī)學(xué)研究所高崚教授、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院心臟內(nèi)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(lái)源：《Circulation》
（https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39056171/）
 

研究材料與方法
在這項(xiàng)研究中，研究者檢測(cè)了DDX5在人類衰竭心臟和小鼠HF模型中的表達(dá)。為了研究DDX5在心臟中的功能，研究人員構(gòu)建了兩種心肌細(xì)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(dǎo)型敲除小鼠DDX5^flox/flox，α-MHC-MerCreMer^+/-，均采用DDX5^flox/flox同窩小鼠作為對(duì)照。研究者通過(guò)腺相關(guān)病毒9型（AAV9）在心肌細(xì)胞中過(guò)表達(dá)DDX5，并通過(guò)主動(dòng)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(zhì)譜法、RNA測(cè)序、可變剪接分析和RNA免疫沉淀測(cè)序研究DDX5調(diào)控心功能的深層機(jī)制。

技術(shù)路線

研究結(jié)果
1. DDX5在心衰患者標(biāo)本中下調(diào)
通過(guò)分析公共數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)心衰患者心臟組織中，DDX5表達(dá)顯著下調(diào)，表明DDX5可能是心衰的潛在上游調(diào)節(jié)因子。

圖1 DDX5在心力衰竭的過(guò)程中出現(xiàn)下調(diào)[1]

2.DDX5的心臟特異性過(guò)表達(dá)減輕了TAC誘導(dǎo)的小鼠心力衰竭
通過(guò)構(gòu)建三種小鼠動(dòng)物模型，研究者發(fā)現(xiàn)DDX5敲除小鼠（由賽業(yè)生物提供）出現(xiàn)自發(fā)性心衰和DCM的表型，主要表現(xiàn)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(xì)胞特異性啟動(dòng)子的AAV9-cTnT-DDX5腺相關(guān)病毒則可以顯著改善TAC誘導(dǎo)的心功能降低及不良心室重構(gòu)。
 

圖2 Ddx5基因的敲除導(dǎo)致胚胎發(fā)育過(guò)程中的心力衰竭^[1]

3.DDX5通過(guò)直接結(jié)合其前體mRNA來(lái)調(diào)節(jié)CamkIIδ選擇性剪接
通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)和RIP-seq證明了DDX5可直接結(jié)合轉(zhuǎn)錄物介導(dǎo)心肌細(xì)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(diǎn)。CaMKIIδ是心肌細(xì)胞鈣穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的重要激酶，其通過(guò)可變剪接產(chǎn)生11種不同的剪接變體，在心臟中主要表達(dá)CaMKIIδ A/B/C/9 4種剪接變體。后續(xù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了Ddx5缺失會(huì)導(dǎo)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(dá)。

圖3 DDX5對(duì)CamkIIδ選擇性剪接的直接調(diào)控^[1]

4. 敲除CaMKIIδA可部分恢復(fù)Ddx5 KO小鼠的心力衰竭表型
最后，作者通過(guò)腺相關(guān)病毒對(duì)轉(zhuǎn)錄本CaMKIIδA進(jìn)行敲減則可以顯著回復(fù)DDX5缺失所引起的心衰及DCM表型，論證了DDX5通過(guò)調(diào)控CaMKIIδ可變剪接，阻止異常轉(zhuǎn)錄本CaMKIIδA的形成從而維持心肌細(xì)胞鈣穩(wěn)態(tài)。
 

圖4 Nynrin過(guò)表達(dá)顯著提高HSC的輻射抵抗力^[1]

研究結(jié)論
這項(xiàng)研究確定了DDX5（一種RNA解旋酶）通過(guò)調(diào)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(xiàng)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(xiàn)：
[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

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品系名稱：
C57BL/6NCya-DDX5^em1flox/Cya
品系編號(hào)：
CKOCMP-13207-Ddx5-B6N-VA
產(chǎn)品編號(hào)：
S-CKO-02023
應(yīng)用方向：
癌癥,遺傳,血液,骨骼,呼吸,罕見(jiàn)病
打靶方案：