年10月19日，海军军医大学药学院的张卫东团队在SignalTransductionandTargetedTherapy（IF=39.3）杂志上发表题为“AstragalosideIVderivativeHHQ16amelioratesinfarction-inducedhypertrophyandheartfailurethroughdegradationoflncRNA/”的文章，该研究报道了黄芪甲苷IV的新型衍生物HHQ16可以通过降解lncRNA/直接作用于心肌细胞起到抗心肌肥厚的作用，并促进梗死的心肌重塑从而有效改善心脏功能。文章主要通过全转录组分析和WB，Co-IP等实验揭示了HHQ16在治疗梗死引起的心肌肥大和心力衰竭过程中的生物学相关机制，指出小分子靶向降解病理性增加的lnc/lnc可能是一种治疗心梗引起的心肌肥大和心衰的有效策略。
发表期刊：SignalTransductionandTargetedTherapy
影响因子：39.3
涉及的欧易生物服务产品：全转录组测序
心肌梗死后心室重塑是心衰最常见原因，大量临床研究表明，仅不到50%的患者在心衰治疗后出现肥大消退，而肥大未消退的患者生活质量差且死亡率高，因此促进肥大消退可能是心室重塑和心衰的潜在治疗策略。目前梗死诱导的心脏肥大的细胞内机制中已有几个包括蛋白编码和非编码基因的潜在治疗靶点被报道，然而肥大消退的分子机制仍有待阐明，目前尚无可以直接逆转心肌细胞水平上现有肥大的疗法。
黄芪甲苷IV（AstragalosideIV）是用于治疗慢性心衰的临床常见中药黄芪中的主要有效活性成分。过去有证据表明黄芪甲苷显著逆转实验慢性心衰模型中的不良重塑，但直接靶点和机制不明。因此，黄芪甲苷IV可能为新药开发提供有价值的候选化合物。
该研究发现以黄芪甲苷IV为先导化合物筛选优化出的小分子衍生物HHQ16，通过特异性结合并靶向降解心肌梗死诱导的病理应激下高表达的lnc/，减少其对G3BP2的相互作用，进而抑制NF-κB信号通路转导，从而有效逆转心肌梗死诱导的心肌肥大和心衰。
该研究不仅筛选并优化了黄芪甲苷IV的小分子衍生物HHQ16，可以作为治疗心肌梗死后肥大和心力衰竭的新小分子，并通过全转录组分析发现了新发现的人类lncRNAlnc及其小鼠同源物lnc是受HHQ16调控最显著的lncRNA，随后通过一系列体外实验及构建小鼠模型体内验证，对lnc/在心肌梗死引发的肥大和心衰发展中的作用提供了新的机制见解。
1.HHQ16治疗可有效逆转心梗后心室重塑诱导的小鼠心脏功能恶化和心肌重构
研究者以AstragalosideIV为先导化合物，筛选出的新分子HHQ16以10mg/kg的浓度注射到左前降支结扎诱导的心室重塑后心衰小鼠模型（leftanteriordescendingcoronaryarteryligation,LADL）中，可有效逆转心梗诱导的小鼠心脏功能恶化和心肌重构。
图1新的小分子HHQ16可显著改善梗死性心衰小鼠的心脏功能并逆转心肌重构
2.HHQ16直接作用于心肌细胞，发挥抗肥厚作用
研究者通过全转录组测序分析探究HHQ16在梗死后心衰中发挥作用的分子机制。发现受HHQ16影响的差异mRNA主要富集于扩张型心肌病和肥厚型心肌病以及肥厚标志物β-Mhc、Anp和Bnp，这提示小分子HHQ16对心脏肥大具有显著的调节作用。在心肌肥大小鼠细胞体外实验证明了HHQ16治疗可使肥厚心肌细胞大小恢复到接近正常，这或许是HHQ16逆转梗死诱导的重构和心衰的原因。
图2HHQ16通过直接作用于心肌细胞来抑制心脏肥大
3.HHQ16的作用与对新的Egr2附属转录本lnc的强烈抑制有关
lncRNA通常会通过调控mRNA的表达发挥重要的生物功能。基于全转录组测序分析，研究者共鉴定出了小鼠心脏中35个lncRNA，心衰中12个低表达lncRNA被HHQ16上调，心衰中23个高表达lncRNA被HHQ16下调，以上结果与qRT-PCR验证数据一致。lnc作为受HHQ16影响最大的lncRNA，是位于10号染色体上Egr2基因上游的基因GM的唯一转录本，目前功能未知。HHQ16显著抑制心肌细胞中lnc的高表达，提示HHQ16发挥抗心脏肥大和心衰作用与Egr2附属转录本lnc的强烈抑制相关。
图3筛选出的新lncRNAlnc被HHQ16强烈抑制
4.lnc对心肌细胞肥大至关重要
lnc在肥厚和衰竭小鼠心脏和肥厚心肌细胞中高表达，且与肥厚标记物Anp和Bnp表现出一致的表达趋势，提示lnc可能具有促肥厚作用。通过在心肌细胞中过表达lnc，诱导了细胞增大且肥厚生物标志物显著增加；而敲低lnc，心肌细胞的肥厚被有效消除，正反面说明了lnc在心肌细胞肥厚中作用关键。
图4lnc对心肌细胞肥大至关重要
5.lnc与G3BP2相互作用并促进NF-κB信号通路
通过catRAPID数据库预测lnc功能并与RNApull-down实验相结合，共鉴定出种与lnc结合的蛋白，这些蛋白主要富集到Poly（A）RNA结合、RNA结合和核苷酸结合中，表明与lnc结合的蛋白质的主要功能是RNA结合。其中G3BP2与lnc直接结合的可能性最高，G3BP2与促进NF-κBp65核转位相关。通过Co-IP证实了lnc的过表达能够增强G3BP2与IκBα的结合，IF证实了lnc过表达显著促进NF-κB亚基p65的核聚集。以上结果证明病理应激下高水平的lnc增加了lnc-G3BP2的相互作用，并促进NF-κB亚基P65从细胞质到细胞核的易位，从而激活了肥大基因的级联反应并加剧了心脏肥厚并诱发心衰。
图5lnc与G3BP2相互作用并促进NF-κBp65亚基的核易位
6.HHQ16以高亲和力直接结合lnc并诱导其降解
在体外转录系统中，研究者发现HHQ16以时间和剂量依赖性方式降低体外转录的lnc水平。MST证明HHQ16对lnc高亲和力，而对抗肥厚lncRNAMhrt没有任何亲和力。通过以上实验证明HHQ16可以特异性靶向结合lnc并促进其在心肌细胞中的降解。
图6HHQ16以高亲和力直接结合lnc并诱导其降解
7.lnc对HHQ16逆转小鼠心脏肥大和功能障碍至关重要
连续对心肌肥厚和功能障碍小鼠施用HHQ后，lnc水平显著下降且在高表达lnc的小鼠中出现了心肌重塑逆转。随后实验证实HHQ16仅在lncf/f小鼠中表现出抑制心肌肥厚和心衰的作用，而在lncCKO小鼠不发挥作用，这证实了lnc是HHQ16逆转心肌肥大和心衰的特异性靶标。
图7lnc对HHQ16逆转小鼠心脏肥大和功能障碍至关重要
8.人直系同源物lnc是HHQ16的真正靶点
研究团队鉴定出lnc在人类中的直系同源物lnc，并证实lnc的上调确实与肥大基因转录增加和心肌肥大的发展密切相关，且其发挥作用的机制与lnc类似。此外还发现HHQ16对lnc比lnc具有更高的亲和力，并以时间依赖性方式促进体外转录的lnc的降解。以上证据支持人类直系同源物lnc是HHQ16逆转病理性肥大和心衰真正靶点。
图8人直系同源物lnc是HHQ16的真正靶标
本研究全面表征了新发现的人lncRNAlnc及小鼠直系同源物lnc，并为lnc/lnc在心室重塑诱导的肥大和心衰发展中的作用提供了新的机制见解。此外还通过体外及体内实验证明lnc/lnc是HHQ16的真正靶点，HHQ16通过与lnc/lnc特异性结合使其降解，并拮抗其在心肌细胞中G3BP2/NF-κB信号通路中的作用，可以有效逆转梗死诱导的肥大和心衰。小分子靶向降解病理学增加的lnc/lnc可能是一种有前途的治疗心脏肥大和心衰的新策略。
参考文献：
Wan,J.,Zhang,Z.,Wu,C.etal.AstragalosideIVderivativeHHQ16amelioratesinfarction-inducedhypertrophyandheartfailurethroughdegradationoflncRNA/.SigTransductTargetTher8,().
