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、在蛋白質的翻譯后修飾中,可逆磷酸化的調節(jié)需要激酶和磷酸酶的參與。其中,PP2A是一種受到廣泛關注的蛋白絲氨酸/蘇氨酸磷酸酶。其進化上較保守,組織分布廣泛。其全酶是一類異源三聚體蛋白,由結構亞基A、調節(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；透射電鏡顯微術觀察敲除組動物心肌細胞超微結構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程僅僅發(fā)生在數(shù)天以內。在這一時期,動物正處于心臟組織快速生長、心肌能量代謝從胚胎轉向成熟的發(fā)育階段,這時心臟代謝底物從乳酸和葡萄糖逐漸轉向脂肪酸。而一般病理狀態(tài)下,若動物罹患病理性心肌肥厚并向心衰發(fā)展時,心臟傾向于重新通過

3、具有更高O2利用率的糖酵解提供能量。根據(jù)我們的實驗結果,(1)當PP2A Cα表達降低時,一系列能量代謝相關的基因的mRNA表達水平發(fā)生了改變。Cpt-1α、Cpt-1β、Cpt-2和CD36等脂肪酸運輸相關蛋白顯著下調；而對于脂肪酸β氧化中涉及的一些關鍵酶,MCAD和Ech1顯著下調；糖酵解相關的ENO1α、LDHA、HK2顯著地下調:與線粒體生成有關的TFAM、POLG和POLG2表現(xiàn)出下降的趨勢；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)出下調的趨勢,說明線粒體功能受到嚴重的影響。JC-1染色檢測心室肌細胞線粒體膜電位下降,驗證了這一點。然而據(jù)報道能在轉錄水平影響心肌細胞能量代謝的三種關鍵基因PPARα、PGC-1α和c-Myc的mRNA表達水平并未發(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表達顯著下調,提示c-Myc可能是該動物模型心臟能量代謝重塑的關鍵因素。(2)通過與另外兩種心肌肥厚模型(Hsp27心肌特異性過表達和RHAU心肌特異性敲除小鼠模型)進行比較,我們確認了心臟病理性惡化中普遍存在能量代謝重構這一現(xiàn)象。(3)通過免疫共沉淀技術直接證明了PP2A Cα與c-Mvc之間具有物理結合。然而據(jù)文獻報道,受PP2A調控,并可能對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,但通過對c-Myc的亞細胞分布的研究,發(fā)現(xiàn)c-Myc在細胞核內的分布顯著減少,提示PP2A Cα的敲除可能通過改變c-Myc在細胞中的分布影響了c-Myc的功能。(4)最后,通過構建針對PP2A Cα設計的慢病毒shRNA侵染NRVM體外研究模型,實現(xiàn)對動物敲除模型的補充,以減少體內神經(jīng)體液調節(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)生能量代謝的重構現(xiàn)象