2024年5月21日，華中科技大學(xué)同濟醫學(xué)院基礎醫學(xué)院胡清華聯(lián)合華中科技大學(xué)同濟醫學(xué)院附屬同濟醫院蔣丁勝以及武漢大學(xué)人民醫院易欣團隊在心血管領(lǐng)域學(xué)術(shù)期刊Circulation Research發(fā)表題為“SMYD2-methylated PPARγ Facilitates Hypoxia-induced Pulmonary Hypertension by Activating Mitophagy”的研究論文，首次發(fā)現SMYD2單甲基化非組蛋白PPARγ并抑制其核轉位和激活，通過(guò)引發(fā)線(xiàn)粒體自噬加速肺動(dòng)脈平滑肌細胞增殖，促進(jìn)肺動(dòng)脈高壓的發(fā)生發(fā)展，且SMYD2的抑制劑LLY-507和PPARγ的激動(dòng)劑Rosiglitazone均能有效逆轉缺氧誘導的肺動(dòng)脈高壓，這表明靶向抑制SMYD2或激活PPARγ是防治肺動(dòng)脈高壓的潛在策略。
肺動(dòng)脈高壓(pulmonary hypertension, PH)是一類(lèi)致命的肺循環(huán)障礙性疾病，通常始于原發(fā)或繼發(fā)的各種原因導致的平均肺動(dòng)脈壓升高，繼而引發(fā)肺循環(huán)血流受阻以及右心衰竭。異常壓力和微環(huán)境下的肺血管重構是肺動(dòng)脈高壓的典型病理特征，肺動(dòng)脈中層平滑肌細胞作為肺血管壁的主要組成部分，其異常增殖是導致肺血管重構的核心機制。蛋白質(zhì)甲基化是一種可逆的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，通常發(fā)生在組蛋白上，調控染色質(zhì)的結構影響基因的表達。近年來(lái)，多個(gè)非組蛋白也被報道能發(fā)生甲基化修飾，并影響相關(guān)蛋白的活性和功能。多項研究表明，蛋白質(zhì)甲基化修飾參與肺動(dòng)脈高壓的調控，如組蛋白甲基轉移酶G9a和EZH2可通過(guò)調節肺動(dòng)脈平滑肌細胞的凋亡、增殖和遷移，參與肺動(dòng)脈高壓的病理過(guò)程。但蛋白質(zhì)甲基化修飾，尤其是非組蛋白的甲基化修飾在肺動(dòng)脈高壓中的作用和分子機制尚不完全清楚，且靶向蛋白質(zhì)甲基化修飾是否能有效逆轉缺氧誘導的肺動(dòng)脈高壓尚缺乏相關(guān)證據。SMYD2是一種蛋白質(zhì)賴(lài)氨酸甲基轉移酶，能促進(jìn)組蛋白和非組蛋白的甲基化修飾調控包括腫瘤在內的多種疾病的發(fā)生發(fā)展，但SMYD2在肺動(dòng)脈高壓中的調控作用和分子機制尚無(wú)報道。
首先，研究人員發(fā)現，在3型肺動(dòng)脈高壓臨床患者以及慢性缺氧誘導的肺動(dòng)脈高壓模型大、小鼠的肺動(dòng)脈平滑肌中層中SMYD2的表達上調。采用LLY-507 (SMYD2抑制劑)處理雌、雄性大鼠以及小鼠可以顯著(zhù)逆轉慢性缺氧誘導的肺血管重構和右心重構；相反，平滑肌細胞特異性SMYD2過(guò)表達(SMYD2-vTg)小鼠則表現出更為嚴重的缺氧相關(guān)肺動(dòng)脈高壓表型。
繼之，研究人員對大鼠原代肺動(dòng)脈平滑肌細胞(RPASMCs)進(jìn)行缺氧刺激(1% O2)并分別給予LLY-507、SMYD2敲低或過(guò)表達處理。結果顯示，缺氧誘導RPASMCs增殖能力增強，LLY-507或敲低SMYD2顯著(zhù)抑制缺氧誘導的RPASMCs增殖；相反，SMYD2過(guò)表達則促進(jìn)缺氧誘導的PRASMCs增殖。接著(zhù)，研究團隊對敲低SMYD2后的RPASMCs進(jìn)行了轉錄組學(xué)測序。生物信息學(xué)分析結果顯示，SMYD2對細胞周期、DNA復制等生物過(guò)程具有顯著(zhù)調節作用，且敲低SMYD2后G2/M 檢查點(diǎn)相關(guān)分子表達下調。后續實(shí)驗證實(shí)SMYD2可通過(guò)阻止細胞由S期進(jìn)入G2/M期從而抑制PASMCs增殖。
進(jìn)一步地，通過(guò)單樣本基因組富集分析(ssGSEA)，研究人員發(fā)現，敲低SMYD2后PPARγ信號通路活性顯著(zhù)增強。進(jìn)一步研究表明，SMYD2并不影響PPARγ的表達，而是通過(guò)與PPARγ相互作用并單甲基化PPARγ，進(jìn)而阻止PPARγ的核轉位影響其對下游基因的轉錄活性。鑒于PPARγ對線(xiàn)粒體功能的重要調控作用，研究團隊通過(guò)mt-Keima熒光探針、透射電鏡以及Seahorse線(xiàn)粒體壓力測試等手段探索并證實(shí)SMYD2過(guò)表達可促進(jìn)缺氧誘導的線(xiàn)粒體自噬、MDA/ROS釋放和線(xiàn)粒體能量代謝異常，而采用PPARγ激動(dòng)劑Rosiglitazone (ROSI)處理則可顯著(zhù)逆轉SMYD2過(guò)表達對線(xiàn)粒體自噬的影響。
最后，研究團隊對慢性缺氧誘導的SMYD2-vTg小鼠給予Rosiglitazone (ROSI)處理，結果顯示，激活PPARγ可顯著(zhù)改善SMYD2過(guò)表達導致的缺氧相關(guān)肺血管重構和右心衰竭；另一方面，體外實(shí)驗也證實(shí)，ROSI處理顯著(zhù)逆轉了缺氧條件下SMYD2過(guò)表達誘導的RPASMCs過(guò)度增殖。
綜上所述，本研究揭示了蛋白質(zhì)甲基轉移酶SMYD2在肺動(dòng)脈平滑肌細胞增殖、肺血管重構以及肺動(dòng)脈高壓發(fā)生發(fā)展中的關(guān)鍵作用，闡明了SMYD2對非組蛋白PPARγ的甲基化修飾、亞細胞定位和活性調控作用，提出SMYD2-PPARγ軸通過(guò)調控線(xiàn)粒體自噬誘導肺動(dòng)脈平滑肌細胞增殖參與肺動(dòng)脈高壓形成的表觀(guān)遺傳學(xué)機制，靶向抑制SMYD2或激活PPARγ可能成為防治肺動(dòng)脈高壓的新靶點(diǎn)。華中科技大學(xué)同濟醫學(xué)院附屬同濟醫院心臟大血管外科李毅博士、魏翔教授以及華中科技大學(xué)基礎醫學(xué)院肖瑞講師為論文的第一作者，武漢大學(xué)人民醫院易欣副教授、華中科技大學(xué)同濟醫學(xué)院附屬同濟醫院心臟大血管外科蔣丁勝副研究員以及華中科技大學(xué)基礎醫學(xué)院胡清華教授為論文共同通訊作者。該研究獲得國家自然科學(xué)基金項目資助。
原文鏈接：https://www.ahajournals.org/doi/abs/10.1161/CIRCRESAHA.124.323698
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