Nat commun ▏巨噬细胞特异性的lncRNA调节细胞凋亡和动脉粥样硬化

转自：生物医学科研之家

【写在前面】：今天推荐的是由哈佛医学院医学院研究团队去年发表于Nature communication（IF12.121）的一篇文章：巨噬细胞特异性的lncRNA通过连接细胞核内的HUR调节细胞凋亡和动脉粥样硬化。

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【题目及作者信息】

  A macrophage-specific lncRNA regulates apoptosis and atherosclerosis by tethering HuR in the nucleus

【摘要部分】

长链非编码RNA（lncRNA）是包括动脉粥样硬化在内的病理生理过程的新兴调节物。使用病变内膜的RNA序列分析，在这里我们确定了巨噬细胞特异性lncRNA MAARS（巨噬细胞相关的动脉粥样硬化lncRNA序列）。随着动脉粥样硬化的进展，MAARS的主动脉内膜表达增加270倍，而随着回归的降低，MAARS的主动脉内膜表达减少60％。MAARS敲低可使LDLR-/-小鼠的动脉粥样硬化病变形成减少52％，很大程度上与对脂质分布和炎症的影响无关，而是通过减少巨噬细胞凋亡和增加血管壁的胞吞作用。MAARS与HuR/ELAVL1（一种RNA结合蛋白和重要的细胞凋亡调节剂）相互作用。过度表达和基因敲除研究证实，MAARS以依赖HuR的方式成为体外巨噬细胞凋亡和胞吞作用的关键调节剂。从机理上讲，MAARS敲低会改变HuR的胞浆穿梭，调节HuR靶标，例如p53，p27，Caspase-9和BCL2。这些发现建立了一种与HuR相互作用的巨噬细胞特异性lncRNA调节细胞凋亡的机制，涉及广泛的血管疾病状态。

（主要看原文表达，有助于我们自行撰写SCI）

【前 言】

    动脉硬化是世界范围内导致死亡和残疾的主要原因之一。这是一种复杂的疾病，以动脉壁内脂质堆积、炎症和细胞凋亡为特征。天然免疫细胞，特别是巨噬细胞，在动脉粥样硬化的发生和发展中起着关键作用。越来越多的研究表明，晚期斑块比早期斑块含有更高比例的凋亡细胞。修饰低密度脂蛋白的积聚可以诱导巨噬细胞或血管平滑肌细胞的凋亡，在早期斑块中，这种细胞凋亡通过一种称为胞吐作用的过程被清除。然而，当巨噬细胞被触发进入凋亡状态时，泡腾作用就会出现缺陷，这一效应会导致斑块坏死和斑块结构的不利重塑，从而导致易受伤害的斑块。因此，巨噬细胞凋亡是动脉粥样硬化和斑块坏死的重要因素。在调节晚期动脉粥样硬化斑块中巨噬细胞凋亡的分子基础上仍然存在显著差距。

    大多数不能翻译成蛋白质的生物活性RNA是长度超过200个核苷酸的长非编码RNA(LncRNAs)，并表现出类似mRNA的特征，如5‘-帽、剪接和多腺苷化。越来越多的人认识到，lncRNAs通过与rna、dna、蛋白质或rna结合蛋白相互作用的能力，对关键的细胞过程起着强有力的调节作用。虽然存在比蛋白质编码基因更多的lncRNA转录本，但它们在动脉粥样硬化或早期或晚期斑块进展过程中发现的相关细胞类型中的表达、功能和机制作用尚不清楚。

    RNA结合蛋白Hur(也称为ELAV1)通常与富含AU的元件(ARE)结合，以调节转录的稳定性，通常是mRNA翻译。HUR调节与关键细胞过程有关的基因，如细胞凋亡、缺氧、肿瘤形成等。HUR的功能通常与其从细胞核到细胞质的细胞转位有关。然而，特定的lncRNA在hur细胞质穿梭中的功能尚未被描述。

【主要结果部分】

      在动脉粥样硬化的进展和退化期，低密度脂蛋白受体−/−小鼠经过0、2和12周的进展期(第1-3组)和恢复正常饮食6周后的退化期(18周)，从动脉粥样硬化的进展期和退化期(第1-3组)的动脉内膜中提取rna。主动脉内膜用于RNA-Seq分析以捕获差异表达的LncRNA(log2倍变化(1.5)；FDR<0.05)，并使用如上所述的deseq2和nor算法进行分析< span="">。这两种算法都识别出14个普遍失调的lncRNA。差异表达最高的转录本是lncRNA Gm14461，在HCD进展阶段12周后，其在主动脉内膜中的表达增加270倍(组3)，经RT-qPCR证实，在病变消退期间其表达降低了60%(组4)。Rtqpcr进一步证实了巨噬细胞的存在和该lncRNA在主动脉内膜中的表达。而且进一步研究分析发现MAARS是一种巨噬细胞和核特异性的lncRNA，在动脉粥样硬化进展过程中被显著诱导。

图一：皮损内膜中IncRNA MAARS的鉴定

    对于MAARS沉默，作者设计了不同的基于LNA的GapmeR，在BMDM中显示出70%-90%的敲除效率，并选择GapmeR#1进行进一步研究。为探讨系统递送的MAARS-GAPMER在动脉粥样硬化中的作用，作者对LDLR^-/-小鼠进行了静脉注射。每周两次注射车辆控制剂或MAARS GapmeR，持续12周。在HCD作用12周后，GapmeR介导的MAARS沉默使其在主动脉内膜中的表达减少了90%，在脾中的表达减少了40%，而在主动脉中膜和其他器官中检测不到MAARS的表达。此外，在主动脉窦病变中，RNA-ish证实了maars特异性的内膜基因敲除，减少了84%。值得注意的是，油红O(ORO)染色对动脉粥样硬化病变形成的分析显示，在MAARS被击倒后，主动脉窦的病变面积减少了46%，胸腹降主动脉的病变面积减少了52%。免疫组织化学结果显示，MAARS缺陷性病变在病变区正常后巨噬细胞、CD4+或CD8+T细胞、MHCII阳性细胞或血管平滑肌细胞的积聚无明显差异。总之，这些数据说明MAARS沉默降低动脉粥样硬化进展。

图二：体内MAARS基因敲除抑制动脉粥样硬化病变形成

【结  论】

    综上所述，作者通过与HUR的相互作用，从内膜动脉粥样硬化病变中发现LncRNA MAARs是巨噬细胞凋亡和胞吐的动态平衡调节因子。缺乏lncRNA MAARS可减少皮损巨噬细胞的凋亡，导致吞噬功能增强，并可减少动脉粥样硬化，这在很大程度上不依赖于降脂、皮损白细胞聚集或炎症信号通路。这些发现证明了这种lncRNA作为RNA binding蛋白HUR的相互作用者在调节血管壁巨噬细胞凋亡中的作用。旨在中和MAARS表达或阻断MAARS - hur相互作用的策略可能为限制晚期巨噬细胞凋亡和血管重构提供一种翻译方法，适用于多种慢性疾病状态。

原文获取：点击下方原文链接

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