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Lionheart LincRNA alleviates cardiac systolic dysfunction under pressure overload

Tsuji, Shuhei 京都大学 DOI:10.14989/doctor.k23060

2021.03.23

概要

高齢化社会に伴い、心疾患は日本人の死因の第二位となっている。心不全を呈すると浮腫や呼吸困難を認め、入院加療を要することが多い。臨床研究により予後改善効果のある薬剤がガイドラインにも記載はされているが、心不全患者は増加の一途であり新しい治療標的の特定が必要と考えられる。最近のGenome-wide association study によりヒトゲノム内に未知の機能をもつ転写産物が多くあることがわかり、その大部分が長鎖非コード RNA であった。心不全における長鎖非コード RNA(lncRNA)の機能はまだ完全には定義されておらず、その機能を研究することが新しい治療選択につながる可能性があるため本研究を行った。

マウスの心不全のモデルとしては横行大動脈縮窄モデル(TAC モデル)を用いた。手術２週間後の心肥大期と手術８週後の心不全期においてマイクロアレイ解析を行い、両時期において遺伝子発現が上昇する lncRNA をスクリーニングした。その中で種をこえて遺伝子配列が保存されている新しいlncRNA を同定し、Lionheart と名付けその機能解析を行った。

Lionheart-KO マウスを作成したところ、KO マウスでは TAC 手術後に野生型マウスと比較して心機能が増悪することが分かった。心臓にはMyh6 とMyh7 の2 つのミオシンアイソフォームが存在している。Myh6 は胎生期には発現が少ないものの成体では発現が上昇し、心不全や加齢に伴い発現が低下する。一方で Myh7 はその逆の発現パターンを呈する。心不全におけるミオシンシフトとして知られているが、その発現パターンが変化するメカニズムについてはよくわかっていない。KO マウスでは TAC 手術後に Myh6の発現が低下していた一方で Myh7 の発現に関しては有意な差を認めなかった。そのため Lionheart はミオシンの発現量に影響を与えている可能性が考えられた。 RNA pull down アッセイによりLionheart に結合するタンパク質を解析し、最も特異的に結合するタンパク質としてPurine-rich binding-protein A (PURA)を同定した。PURA はMyh6のpurine nucleotide-rich (PNR) element に結合することでMyh6 の発現を制御することが報告されている。ChIP アッセイの結果、KO マウスでは野生型マウスと比較して心臓核内にPURA-PNR complex が多く存在し、またRNA EMSA によりLionheart とPURAの結合力はPURA とPNR element の結合力より強いことを認めた。従って、LionheartはPURA とMyh6 の結合を阻害することでMyh6 の発現を上昇させることが明らかとなった。また新生児マウス心筋培養細胞へのLionheart を過剰発現、アデノ随伴ウイルスを用いたLionheart の過剰発現でもMyh6 の発現が上昇することを確認した。

Lionheartは心筋に分化させたiPS 細胞や心不全患者の左室心筋生検サンプルでも検出が可能であり、肺動脈楔入圧や血中BNP レベルとも相関関係を認めた。

以上のデータよりLionheart は心不全において保護的な役割をすることが考えられた。

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