責編 | 酶美
心血管疾病是導致人類死亡的主要原因，閏盤（intercalated disc，ICD）是連接相鄰心肌細胞的亞細胞結構，對於維持心臟功能完整性，協調心臟機械收縮和電信號傳導至關重要。編碼ICD蛋白的基因突變及心肌閏盤結構的破壞，與心力衰竭、心律失常、心肌病和心臟發育等密切相關。但心肌細胞之間如何傳遞信息來調節基因表達和心臟功能卻知之甚少。
近日，哈佛醫學院波士頓兒童醫院Da-Zhi Wang(王大之) 團隊（通訊作者）、William T. Pu團隊和山東大學齊魯醫院陳玉國團隊, 聯合在Nature Communications雜誌上發表了題為Intercalated disc protein Xinβ is required for Hippo-YAP signaling in the heart的文章（哈佛醫學院博士後、山東大學齊魯醫院重症醫學科郭海鵬副教授為本文第一作者）。
該研究工作揭示了一種全新的分子機制，提出了心肌細胞之間信息傳遞調控心臟功能的新理論，證實心臟ICD蛋白Xinβ調節Hippo-YAP信號傳導，以組織特異性方式控制心臟發育和心臟功能。
前期研究發現，Xinβ主要位於成熟心肌細胞的ICD中，Xinβ缺失（XinβKO）導致小鼠產後致死，並表現出發育遲緩和心臟結構缺陷。為明確其分子機制，課題組將出生後第7.5天（P7.5）XinβKO和對照組小鼠心室肌組織進行RNA測序。XinβKO小鼠心臟中有717個基因差異表達，其中373個基因增加，344個基因減少。GSEA基因集富集分析發現，與染色體分離、染色體濃縮、DNA複製和細胞分裂有關基因被下調。與對I型干擾素及炎症反應有關的基因，在XinβKO心臟中被明顯上調。有趣的是XinβKO心臟中YAP途徑基因被大幅下調。YAP途徑在XinβKO心臟中失調，提示Xinβ可能通過調節Hippo-YAP途徑來控制心臟基因表達和心臟功能。為此，將XinβKO小鼠心室肌轉錄組特徵與YAP過表達原代心肌細胞轉錄組特徵進行比較。結果表明 ，Xinβ可能通過調節YAP信號通路的表達和功能參與細胞的增殖和炎症反應。
數據顯示，XinβKO心臟中的心肌細胞增殖/核分裂減少，EdU摻入水平降低、pH3表達下降。與同窩對照小鼠相比，P7.5時XinβKO小鼠心臟明顯較小，心室壁厚度和心室腔的容積總體減少，且無明顯的纖維化。XinβKO突變小鼠死於心臟缺陷，但出生後心肌細胞Xinβ喪失是否也會導致相似的表型。為此，課題組使用AAV9介導CRISPR/Cas9小鼠出生後心肌細胞Xinβ失活。結果證實，與XinβKO小鼠在斷奶前全部死亡不同，注射AAV-XinβsgRNA的小鼠可存活到成年，但超聲心動圖顯示心臟功能降低。結果表明，Xinβ的喪失並不影響成年心肌細胞的形態，而對於新生心肌細胞的增殖則是必需的。
AAV9-YAPS127A誘導心肌細胞過表達活化YAP後，XinβKO小鼠幾乎有40％可存活至成年。為了解其分子機制，XinβKO/ YAPS127A和對照（WT / GFP; WT / YAPS127A;XinβKO/ GFP）心臟進行RNA-seq測序。數據分析顯示XinβKO心臟的轉錄組與其他組明顯分離，YAPS127A過表達使XinβKO/ YAPS127A的基因表達正常化，E2F靶標，G2M檢查點和有絲分裂紡錘體的功能類別得以恢復。GSEA富集分析揭示，與XinβKO/ GFP相比，在XinβKO/ YAPS127A中YAP下游基因被上調。AAV9-YAPS127A可減輕XinβKO的心肌細胞增殖缺陷。數據支持YAP在Xinβ下游起作用，以調節心臟基因表達及功能。
接下來，研究發現P-NF2表達在P7.5XinβKO心臟中降低，而T-NF2蛋白沒有改變。相反，XinβKO心臟中的P-YAP蛋白增加，T-YAP蛋白不受影響。Hippo途徑激酶級聯反應激活導致YAP蛋白的磷酸化。這些結果與Xinβ缺失導致YAP靶基因表達降低和心肌細胞增殖減低一致。NF2在成熟心肌細胞的ICD處與Xinβ共定位。Co-IP實驗證實Xinβ可與NF2形成複合物。另外，在擴張型心肌病患者的心臟中，hXinβ轉錄減少，而NPPA和NPPB表達上調， 建議hXinβ對於調控人的心臟功能與疾病起關鍵的作用。
總之，這一報道揭示了Xinβ缺失導致Hippo信號轉導激活和功能性YAP水平降低，並減少下游靶基因的表達。Xinβ作為一種組織特異性的膜相關蛋白，調節Hippo-YAP信號通路來控制心臟發育和功能，可成為治療心血管疾病的新型治療靶點。
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-020-18379-8
