SUMO特异性蛋白酶1对心肌线粒体生物合成及心脏功能的调控

摘要

心血管疾病依旧是导致人类死亡的首要原因。心力衰竭是各种心血管疾病的“最终归宿”，其本质是心肌组织细胞中某些相关基因表达与调控异常而引起的超负荷心肌病。SUMO和去SUMO化是一组重要的蛋白翻译后修饰，SUMO化修饰对各种心脏转录因子的调控至关重要。PGC1α是线粒体生物合成的主要调控因子，对心脏功能具重要影响，已有报道PGC1α可被SUMO化修饰，而SUMO特异性蛋白酶1(SUMO-specificprotease，SENP1)的去靶蛋白SUMO修饰作用，对于PGC1α及心脏功能的调控作用尚未见报道。本论文研究使用SENP1表达缺失或下降的系统，用invitro和invivo的lossoffunction研究策略，证实了SENP1对于PGC1α活性及心肌线粒体生物合成和心脏功能调控的必要性。主要研究结果如下:
　　1.通过对SUMO特异性蛋白酶1(SENP1)敲除的MEF细胞的Microarray数据进行信号通路分析，发现SENP1缺失后，最显著的信号通路改变与心脏发育及功能相关的多个基因有关。
　　2.体内实验证实，通过对SENP1+/-小鼠左心室压力超负荷试验的研究，证实SENP1缺陷小鼠心功能下调(EF21.7％)较野生鼠(EF32.2％)更显著，并发现心肌线粒体生物合成和功能的异常。
　　3.体外实验证实，与野生型细胞相比，SENP1-/-MEF细胞线粒体生物合成与功能出现显著障碍。SENP1通过去SUMO化修饰PGC1α，促进细胞线粒体生物合成。SUMO化的PGC1α累积，导致其PGC1α靶基因转录的抑制，恢复SENP1的和PGC1αSUMO化的突变体表达，可提高靶基因的转录。
　　4.SENP1缺失小鼠中，PGC1α的去SUMO化修饰作用下调，促使SUMO化的PGC1α累积，进而PGC1α转录活性下降，抑制调控心肌线粒体生物合成，心肌能量代谢受损，心脏的收缩功能障碍，促进心衰的发生。
　　5.SENP1在人体心衰标本中高表达，与PGC1α靶基因及线粒体亚基组分基因正相关，提示SENP1通过调控心肌线粒体生物合成，对心脏功能起代偿性保护作用。
　　以上结果表明，SENP1是心肌线粒体生物合成中的一个重要调控因子，在心肌能量代谢中有重要作用;而SENP1的这种作用主要是通过对PGC1α的去SUMO化修饰来实现的。SENP1对心脏功能有保护作用。

目录

声明

摘要

全文主要缩略语中英文对照

绪论

第一部分 SUMO特异性蛋白酶1对压力超负荷型心肌肥大与心力衰竭的调控作用

第一节 前言

第二节 材料与方法

第三节 结果

第四节 讨论

第二部分 SUMO特异性蛋白酶1对心肌线粒体生物合成与心脏功能的调控机制

第一节 前言

第二节 材料与方法

第三节 结果

第四节 讨论

结论

参考文献

附录一 SENP1-／-MEF细胞Microarray数据IPA分析报告

附录二 综述 心血管疾病小鼠模型的研究进展

致谢

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