《賴氨酸同型半胱氨酸修飾致先天性心臟病的作用及機理》是依託復旦大學，由王紅艷擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：賴氨酸同型半胱氨酸修飾致先天性心臟病的作用及機理
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：王紅艷
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
同型半胱氨酸(HCY)升高是先天性心臟病等出生缺陷的獨立風險因子。但是補服葉酸降低HCY只能防止40-60%的先心病，提示HCY下游存在致病的未知調控機制。HCY通過蛋氨酸tRNA合成酶(MARS)激活成同型半胱氨酸硫內酯(HTL)後修飾賴氨酸並影響蛋白功能。我們前期發現超過千數蛋白能被HTL修飾，初步功能研究發現HTL修飾是感知HCY水平並影響Wnt通路的主要機制。這些結果建立了我們前期發現的系列葉酸代謝酶突變升高HCY（Circulation等）和非經典Wnt通路失調致出生缺陷（NEJM）的聯繫。推論：受HCY及MARS調控的HTL修飾是先心病的重要誘因。本項目將完善蛋白HTL修飾譜，研究MARS調控HTL修飾的機制，鑑定MARS突變與先心病的關聯，合成並研究調控MARS活性的小分子對HTL修飾及先心病的干預效果，有望闡明高HCY致先心病新機制，為設計干預新手段提供全新的視角。
結題摘要
同型半胱氨酸(HCY)升高是先天性心臟病的獨立風險因子，但補服葉酸降低HCY只能防止部分先心病，提示HCY下游存在致病的未知調控機制。課題組前期工作發現，HCY通過蛋氨酸tRNA合成酶(MARS)激活成同型半胱氨酸硫內酯(HTL)後修飾賴氨酸並影響蛋白功能，推論受HCY及MARS調控的HTL修飾是先心病的重要誘因。為驗證該假說而申請本項目。項目組在規模化鑑定HCY修飾譜的基礎上，首先證實HCY修飾是廣泛存在於細胞內各種蛋白質的翻譯後修飾，進一步通過蛋白組學和分子細胞生物學研究發現，高HCY通過提高細胞內超氧化物歧化酶（SOD）的N-同型半胱氨酸修飾（N-Hcy）使之失活，進而升高細胞內的活性氧（ROS）水平，並增加細胞的凋亡。MARS因催化N-Hcy修飾所必須的HTL生成，對SOD的N-Hcy修飾過程發揮調節作用。干擾MARS可鈍化Hcy誘導的氧化應激、促進細胞凋亡、抑制細胞增殖等效應；而過表達MARS加劇Hcy誘導細胞凋亡等毒性效應。進一步發現，HCY的結構類似物NAC及AHT競爭性抑制MARS生成HTL，可以降低SOD N-Hcy修飾及活性氧水平，並在神經管畸形（NTD）大鼠模型中證實，HCY類似物可降低NTD的發生。從而初步提示：MARS是高同型半胱氨酸關鍵性的調節因子，抑制MARS或將為治療CHD等高同半胱氨酸相關的出生缺陷提供了新策略。本項目還闡明了血葉酸水平與CHD發病率關聯性欠佳的原因，證實了神經管畸形多因素閾值假說，為解決基於小鼠這一模式動物鑑定致病基因耗時耗力的困難，合作建立了基於CRISPR /Cas9系統和孤雄單倍體胚胎幹細胞技術平台，並初步在神經管畸形的致病基因鑑定中顯示出快捷高效的優勢。綜上，本項目完成預期研究計畫，並取得多項原創成果，發表論文7篇，推動了CHD的遺傳學機制研究的發展。
