肿瘤坏死因子受体相关因子7(TRAF7)在心脏肥大中的分子机制研究

心血管系统 医学
心脏肥大 TRAF7 ASK1 泛素化 分子机制

学术背景

心脏肥大（Cardiac Hypertrophy）是许多心血管疾病（如高血压、心肌梗死、先天性心脏病等）发展过程中常见的病理生理过程。尽管心脏肥大是心脏对不良刺激的一种适应性反应，但长期的病理性心脏肥大会导致严重的心律失常和心力衰竭（Heart Failure, HF）。目前，针对心脏肥大的有效干预手段仍然有限，因此，探索其分子机制并寻找潜在的治疗靶点具有重要意义。

肿瘤坏死因子受体相关因子7（Tumor Necrosis Factor Receptor-Associated Factor 7, TRAF7）是TRAF家族的一员，在生物过程中扮演重要角色。已有研究表明，TRAF7突变与先天性心脏缺陷和畸形有关，但其在病理性心脏肥大中的具体分子机制尚不清楚。因此，本研究旨在探索TRAF7在心脏肥大中的分子机制及其作为治疗靶点的潜力。

论文来源

该研究由来自武汉大学人民医院心血管内科的Yan Che、Yu-Ting Liu等研究人员共同完成，研究团队还包括武汉大学代谢与慢性病湖北省重点实验室、泰康同济（武汉）医院心血管内科以及赣南医学院的研究人员。论文于2024年7月14日被接受，并于2024年10月7日在线发表在Cardiovascular Research期刊上，论文标题为《Cardiac Tumour Necrosis Factor Receptor-Associated Factor 7 Mediates the Ubiquitination of Apoptosis Signal-Regulating Kinase 1 and Aggravates Cardiac Hypertrophy》。

研究流程

1. 研究设计与动物模型建立

研究团队首先通过横向主动脉缩窄术（Transverse Aortic Constriction, TAC）建立了小鼠压力超负荷诱导的心脏肥大模型。同时，使用去氧肾上腺素（Phenylephrine, PE）处理心肌细胞，诱导其肥大表型。通过超声心动图和组织染色测量心脏功能障碍和重塑的程度。

2. 分子机制探索

研究团队采用了多种实验方法，包括RNA测序、Western blot、qRT-PCR、免疫共沉淀（Co-Immunoprecipitation, Co-IP）和体内泛素化实验，以探索TRAF7在心脏肥大中的分子机制。结果表明，TRAF7的表达在肥大发展过程中逐渐增加，并且TRAF7显著加剧了PE诱导的心肌细胞肥大，而TRAF7的敲低则缓解了心肌细胞的肥大表型。

3. 体内实验验证

为了进一步验证TRAF7在心脏肥大中的作用，研究团队通过腺相关病毒（Adeno-Associated Virus, AAV）在小鼠心脏中特异性过表达TRAF7，并建立了TRAF7条件性敲除小鼠模型。结果表明，心脏特异性过表达TRAF7加速了小鼠的心脏肥大表型，而TRAF7条件性敲除则改善了TAC诱导的心脏肥大。

4. 机制深入解析

研究团队发现，TRAF7直接与凋亡信号调节激酶1（Apoptosis Signal-Regulating Kinase 1, ASK1）相互作用，并通过介导ASK1的K63-linked泛素化促进其磷酸化，从而激活ASK1及其下游信号通路，推动心脏肥大的发展。值得注意的是，TRAF7的促肥大作用在体外被ASK1抑制剂GS4997阻断，在体内被ASK1条件性敲除所抑制。

主要结果

  1. TRAF7在心脏肥大中的表达增加：通过Western blot和免疫荧光染色，研究团队发现TRAF7在TAC诱导的小鼠心脏肥大模型和PE诱导的心肌细胞中表达显著上调。

  2. TRAF7促进心肌细胞肥大：过表达TRAF7显著增加了PE诱导的心肌细胞肥大表型，而TRAF7敲低则抑制了这一过程。

  3. TRAF7通过ASK1调控心脏肥大：TRAF7直接与ASK1相互作用，并通过K63-linked泛素化促进ASK1的磷酸化，从而激活ASK1及其下游的JNK/p38信号通路。

  4. ASK1抑制剂和敲除实验验证：ASK1抑制剂GS4997和ASK1条件性敲除均能显著抑制TRAF7过表达引起的心脏肥大，表明ASK1是TRAF7调控心脏肥大的关键下游靶点。

结论

本研究发现TRAF7在心脏肥大中扮演了重要角色，通过介导ASK1的K63-linked泛素化促进其磷酸化，从而激活ASK1及其下游信号通路，推动心脏肥大的发展。这一发现为心脏肥大的治疗提供了新的分子靶点，并提示通过调控TRAF7-ASK1轴可能成为预防和治疗心脏肥大的新策略。

研究亮点

  1. 新颖的分子机制：本研究首次揭示了TRAF7通过ASK1的K63-linked泛素化调控心脏肥大的分子机制，为心脏肥大的病理生理过程提供了新的见解。

  2. 潜在的治疗靶点：TRAF7和ASK1的调控轴可能成为治疗心脏肥大的新靶点，具有重要的临床应用价值。

  3. 多层次的实验验证：研究通过体外和体内实验，结合分子生物学和细胞生物学技术，全面验证了TRAF7在心脏肥大中的作用及其分子机制。

研究意义

本研究的科学价值在于揭示了TRAF7在心脏肥大中的新机制，为心脏肥大的病理生理研究提供了新的视角。此外，研究还提出了通过调控TRAF7-ASK1轴来治疗心脏肥大的潜在策略，具有重要的临床应用前景。未来，基于这一机制的药物开发可能为心脏肥大患者带来新的治疗希望。

其他有价值的信息

  1. ROS的作用：研究发现活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）在TRAF7的激活中起重要作用，提示ROS-TRAF7-ASK1轴可能在心脏肥大中发挥关键作用。

  2. ASK1的泛素化位点：研究进一步确定了ASK1的K1064位点是TRAF7介导的K63-linked泛素化的关键位点，为ASK1的调控机制提供了新的细节。

通过本研究，科研人员不仅加深了对心脏肥大分子机制的理解，还为开发新的治疗策略提供了重要的理论依据。