蛋白磷酸酶2ACa亞基敲除所致心臟能量代謝重塑的研究.pdf

1、在蛋白質(zhì)的翻譯后修飾中,可逆磷酸化的調(diào)節(jié)需要激酶和磷酸酶的參與。其中,PP2A是一種受到廣泛關(guān)注的蛋白絲氨酸/蘇氨酸磷酸酶。其進(jìn)化上較保守,組織分布廣泛。其全酶是一類異源三聚體蛋白,由結(jié)構(gòu)亞基A、調(diào)節(jié)亞基B、和催化亞基C組成。由于Cα是主要的催化亞基亞型,缺乏Cα的PP2A基本喪失了全酶的催化活性。PP2A Cα心臟特異性敲除小鼠系一種幼年期發(fā)生心肌肥厚、心力衰竭的新型動(dòng)物模型。前期的研究發(fā)現(xiàn),該小鼠生后8天起出現(xiàn)心肌肥厚,在12～14

2、天因充血性心力衰竭而死亡；透射電鏡顯微術(shù)觀察敲除組動(dòng)物心肌細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)顯示其肌纖維排列紊亂,線粒體形態(tài)大小及數(shù)目異常。
　　 值得注意的是:PP2A Cα心臟特異性敲除小鼠從基因敲除到發(fā)展為心肌肥厚乃至心衰的過(guò)程僅僅發(fā)生在數(shù)天以內(nèi)。在這一時(shí)期,動(dòng)物正處于心臟組織快速生長(zhǎng)、心肌能量代謝從胚胎轉(zhuǎn)向成熟的發(fā)育階段,這時(shí)心臟代謝底物從乳酸和葡萄糖逐漸轉(zhuǎn)向脂肪酸。而一般病理狀態(tài)下,若動(dòng)物罹患病理性心肌肥厚并向心衰發(fā)展時(shí),心臟傾向于重新通過(guò)

3、具有更高O2利用率的糖酵解提供能量。根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,(1)當(dāng)PP2A Cα表達(dá)降低時(shí),一系列能量代謝相關(guān)的基因的mRNA表達(dá)水平發(fā)生了改變。Cpt-1α、Cpt-1β、Cpt-2和CD36等脂肪酸運(yùn)輸相關(guān)蛋白顯著下調(diào)；而對(duì)于脂肪酸β氧化中涉及的一些關(guān)鍵酶,MCAD和Ech1顯著下調(diào)；糖酵解相關(guān)的ENO1α、LDHA、HK2顯著地下調(diào):與線粒體生成有關(guān)的TFAM、POLG和POLG2表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)；線粒體電子傳遞鏈中的Ndufa2、

4、Ndufa8、Cycs、Cox7a2、Cox4il及協(xié)助生成ATP的ATP5i亦表現(xiàn)出下調(diào)的趨勢(shì),說(shuō)明線粒體功能受到嚴(yán)重的影響。JC-1染色檢測(cè)心室肌細(xì)胞線粒體膜電位下降,驗(yàn)證了這一點(diǎn)。然而據(jù)報(bào)道能在轉(zhuǎn)錄水平影響心肌細(xì)胞能量代謝的三種關(guān)鍵基因PPARα、PGC-1α和c-Myc的mRNA表達(dá)水平并未發(fā)生顯著變化。有趣的是,十種c-Myc下游靶基因(CD36、ENO1a、LDHA、HK2、TFAM、Ndufa2、Cycs、Cox7a2、C

5、yclinD1、PCNA)的mRNA表達(dá)顯著下調(diào),提示c-Myc可能是該動(dòng)物模型心臟能量代謝重塑的關(guān)鍵因素。(2)通過(guò)與另外兩種心肌肥厚模型(Hsp27心肌特異性過(guò)表達(dá)和RHAU心肌特異性敲除小鼠模型)進(jìn)行比較,我們確認(rèn)了心臟病理性惡化中普遍存在能量代謝重構(gòu)這一現(xiàn)象。(3)通過(guò)免疫共沉淀技術(shù)直接證明了PP2A Cα與c-Mvc之間具有物理結(jié)合。然而據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,受PP2A調(diào)控,并可能對(duì)c-Myc的蛋白豐度有所影響的β-catenin及c-

6、Myc的第62位絲氨酸磷酸化水平均未發(fā)生變化,但通過(guò)對(duì)c-Myc的亞細(xì)胞分布的研究,發(fā)現(xiàn)c-Myc在細(xì)胞核內(nèi)的分布顯著減少,提示PP2A Cα的敲除可能通過(guò)改變c-Myc在細(xì)胞中的分布影響了c-Myc的功能。(4)最后,通過(guò)構(gòu)建針對(duì)PP2A Cα設(shè)計(jì)的慢病毒shRNA侵染NRVM體外研究模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物敲除模型的補(bǔ)充,以減少體內(nèi)神經(jīng)體液調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的干擾。
　　 綜上所述,PP2A Cα敲除可致小鼠心臟快速地發(fā)生能量代謝的重構(gòu)現(xiàn)象