近日，德国汉诺威医学院的研究人员在心血管病学刊物《Circulation Research》上刊文，揭示了RNA结合蛋白Quaking（QKI）通过调节环状RNA（circRNA）的表达从而抑制了阿霉素的心肌毒性。

众所周知，肿瘤化疗药物（例如阿霉素）通常具有心肌毒性并可引起心力衰竭。在不削弱其化疗作用的前提下减小其心肌毒性是理想的研究方向。作者在阿霉素诱导的心脏模型中发现RNA结合蛋白QKI表达下调，缺失QKI提高了心肌细胞对阿霉素的敏感性，而过表达QKI则抑制了阿霉素诱导的心肌凋亡，并证实它是通过调控circRNA的表达发挥作用。

QKI在阿霉素诱导心肌毒性时表达下调

作者首先在小鼠上建立了阿霉素诱导心肌损伤模型，通过转录组测序发现了113种差异表达的mRNA。进行生物信息学分析后发现有5种RNA结合蛋白表达上调，而QKI表达下调（图A-B）。进一步验证发现QKI-5、6、7在阿霉素处理后表达下调（图C-D）。随后作者在小鼠、大鼠和人的心肌细胞中检测了QKI的表达，发现阿霉素处理后QKI的表达也是一致下调的（图E-G）。↓↓↓

QKI能够保护心肌细胞抵御阿霉素的伤害

作者采用siRNA转染大鼠原代心肌细胞和H9C2心肌细胞系来敲低QKI，发现QKI沉默后加剧了阿霉素诱导心肌细胞发生的凋亡和萎缩（图A-D）。而在HL-1心肌细胞系中过表达QKI-5则能显著抑制阿霉素诱导的心肌细胞凋亡，并且改善了细胞的存活（图E-I）。↓↓↓

QKI调控心脏circRNA的表达

通过对已发表的circRNA测序数据进行分析，筛选出在心脏中可能被QKI-5调控的circRNA，并通过qPCR验证发现环状RNA circ-Ttn、circ-Fhod3和circ-Strn3与QKI的表达水平呈正相关（图A-C）。在阿霉素作用后，上述circRNA和QKI的表达均下降，提示QKI可能作为circRNA表达下降的上游调控机制（图D）。作者还通过核酸外切酶RNase R验证了上述circRNA的环形结构（图E）。为了进一步确认QKI对上述circRNA的调控作用，作者通过qPCR检测发现QKI过表达后逆转了阿霉素诱导的circRNA下调（图F）。随后通过circRNA干扰抑制了circ-Ttn，发现抑制circ-Ttn增加了心肌细胞对阿霉素的易感性。Rescue实验还发现抑制circ-Ttn抵消了QKI过表达对心肌细胞的保护作用（图G-I）。此外，采用慢病毒载体过表达circ-Ttn抑制了阿霉素诱导的凋亡并促进心肌细胞存活。↓↓↓

QKI在阿霉素诱导的心肌毒性中起保护作用

为了验证上述体外研究结果，作者采用QKI过表达腺病毒对小鼠进行了注射。在同样使用阿霉素处理后，QKI过表达组的小鼠表现出显著改善的射血分数和室间隔厚度（图A-D），并且显著抑制了心肌细胞凋亡和萎缩（图E-H）。↓↓↓

文章以动物模型作为基础，采用转录组测序及生物信息学分析的方法筛选出RNA结合蛋白QKI在阿霉素诱导心肌损伤时表达下调。通过获得/缺失实验，即在体外心肌细胞中过表达或敲低QKI进一步验证了QKI对阿霉素诱导心肌损伤的调控作用。随后作者对已发表circRNA数据库进行生物信息学分析，筛选出被QKI调控的circRNA，并进行了多个方面的验证，确认QKI通过调控circRNA表达从而抑制阿霉素诱导的心肌损伤。最后，作者将体外实验的关键结果采用腺病毒载体在小鼠体内进行了在体实验的验证，结果与体外实验一致。

文中采用的实验技术

转录组测序及生物信息学分析

实时定量PCR

蛋白免疫印迹（Western blot）

MTT细胞增殖

流式细胞检测

circRNA过表达载体

circRNA干扰

慢病毒稳转细胞系

腺病毒载体

siRNA转染

CRISPR Cas9

TUNEL染色

细胞免疫荧光

参考文献：Gupta SK et al. Quaking Inhibits Doxorubicin-Mediated Cardiotoxicity Through Regulation of Cardiac Circular RNA Expression. Circ. Res., 2018, 122(2): 246-254.

文章：睿与凡生物