导读
肺动脉高压(PH)是一种病因不明的恶性肺血管疾病。ADAR1是一种RNA编辑酶，能将RNA中的腺苷转化为肌苷，从而影响RNA的表达。然而，ADAR1在PH发生发展中的作用尚不清楚。本研究旨在探讨ADAR1在肺血管重构中的生物学作用及其分子机制。ADAR1的过表达加重了PH的进展，促进了PASMC的增殖。相反，抑制ADAR1则产生相反的效果。高通量全转录组测序表明，ADAR1是PH中CircRNAs的重要调节因子。PH患者血清CircCDK17水平显著降低。ADAR1对细胞周期进程和增殖的影响是通过CircCDK17介导的。ADAR1通过介导CircCDK17的A5和A293位的A-to-I修饰来影响CircCDK17的稳定性，从而阻止其M1a修饰。我们首次证明ADAR1至少部分地通过CircCDK17的M1a修饰和随后的PASMCs增殖而在PH的发生中起作用。我们的研究为PH的治疗提供了一种新的治疗策略，并证明了CircCDK17是一种潜在的诊断该疾病的新标记物。
论文ID
题目：ADAR1 regulates vascular remodeling in hypoxic pulmonary hypertension through N1-methyladenosine modification of circCDK17
译名：ADAR1通过修饰CDK17的N1-甲基腺苷调节缺氧性肺动脉高压的血管重构
期刊：Acta Pharmaceutica Sinica B
IF：14.5
发表时间：2023.12
通讯作者单位: 暨南大学
DOI号：https://doi.org/10.1016/j.apsb.2023.07.006
主要内容
肺动脉高压(PH)是一种进行性心肺疾病，其特征是肺血管阻力升高和肺动脉压升高，最终导致右室衰竭和死亡。PH的确切原因仍不清楚。缺氧是各种常见的临床肺部疾病的共同原因，如慢性阻塞性肺疾病、慢性高原病和缺氧性肺动脉高压。特别是，超过1.4亿人生活在海拔2500米以上，处于慢性缺氧状态，一些人出现了缺氧性PH的症状，临床意义也是如此。PH的基本病理改变包括持续性肺小动脉收缩、缺氧性肺血管重构(HPVR)和肺血管纤维化。肺动脉中膜增厚是HPVR的主要病理过程，主要是由于肺动脉平滑肌细胞(PASMCs)过度增殖和凋亡抑制所致。因此，探索PASMCs增殖的新的病理机制，寻找潜在的治疗靶点仍然是PH治疗的紧迫任务。
ADAR1在PH患者和低氧小鼠肺组织中高表达
在本研究中，我们发现肺组织中ADAR1水平在PH患者和动物模型以及缺氧的PASMCs中显著升高。我们在体外和体内证明ADAR1的上调与PASMC的增殖有关。更重要的是，ADAR1通过抑制CDK17 M1a甲基化发挥作用。这些结果提示ADAR1和CircCDK17参与了低氧诱导的PH。更有趣的是，PH患者血清中的CircCDK17水平也显著低于健康献血者。我们的数据提示ADAR1和CircCDK17可能是治疗和诊断PH的关键靶点和生物标志物。
PASMCs的异常增殖是PH肺血管重构的主要原因，其机制极其复杂。因此，寻找介导低氧诱导PASMCs增殖的关键因素至关重要。在低氧条件下，ADAR1介导的A-to-I修饰在类淋巴母细胞中显著增加。与此相一致，我们还发现在低氧的PASMC中ADAR1的表达增加。研究表明，ADAR1参与大鼠主动脉SMCs表型转换，并促进动脉粥样硬化性心血管疾病的进展，下调ADAR1 p110亚型的表达可抑制胶质瘤细胞的增殖。这些研究表明ADAR1可能参与了低氧诱导的PASMCs的过度增殖。在本研究中，我们首次揭示了ADAR1在PH患者中的异常高表达，抑制ADAR1可显著逆转PASMC的增殖。因此，ADAR1是在PH中起重要作用的缺氧反应因子之一。
ADAR1的过表达加重了体内低氧性PH
为了阐明ADAR1在体内的生物学功能，我们建立了ADAR1过表达的动物模型。有趣的是，ADAR1的过度表达足以引起肺血管重构和更高的RVSP，尽管不足以诱导右室肥厚。但在低氧条件下，ADAR1的过度表达进一步加重了低氧所致的PH和右室肥厚。此外，我们还发现ADAR1的特异性抑制剂8Aza可以逆转低氧和低氧联合Su5416所致的肺血管重构。我们的研究结果提示，ADAR1是调节肺动脉和右心室表型的重要机制，抑制该RNA编辑酶是治疗PH的重要靶点。
作为一种重要的转录后修饰方式，ADAR1介导的A-to-I RNA编辑改变了遗传信息，从而产生了蛋白质结构和功能的多样性，成为对中心原则的重要补充。ADAR1的生物学功能主要分为两类：靶向双链RNA(DsRNA)和与RNA结合蛋白相互作用。有趣的是，最近的研究发现，大量的A-to-I RNA编辑位点位于非编码区，这表明ADAR1与非编码RNA之间存在密切的关系。例如，在肝癌中高表达的ADAR1 p110抑制了CircRNA的表达。ADAR1还通过融化内含子的茎来拮抗CircRNAs的表达。与其他类型的RNA相比，我们的结果表明ADAR1倾向于通过整个转录组测序来影响CircRNAs的表达。因此，ADAR1-CircRNA的信号轴可能在PH的发生发展中起关键作用。
8Aza逆转低氧诱导的PH进程
以往的研究表明CircRNAs参与了PH的发生发展。例如，CircRNA CDR1as通过海绵吸附miR-7-5p上调CAMK2D和CNN3的表达，从而促进PASMCs的钙化。CircGSAP过表达还可显著抑制缺氧诱导的肺微血管内皮细胞增殖，促进细胞凋亡。Circ-calm4分别通过吸附miR-337-3P和miR-124-3P调控PASMCs的增殖和下垂。然而，CircRNAs在PH中的上游机制尚不清楚。在本研究中，我们发现了一个新的环状RNA-CircCDK17，它受ADAR1调节以缓解PH。我们不仅发现了cCDK17的上游(ADAR1)，还发现了其下游。增殖细胞核抗原与DNA合成密切相关，在启动细胞增殖中发挥重要作用。我们在本研究中发现，CircCDK17可能与增殖细胞核抗原结合并相互作用，抑制其表达，调节PASMCs的增殖。此外，FISH实验表明ADAR1和CircCDK17在细胞核内存在空间共定位。与Western blotting结果一致，ADAR1主要在PASMCs核的p110亚单位表达。因此，ADAR1通过影响缺氧性PASMCs胞核CDK17发挥作用。
M1a是一种新型的甲基化修饰，也作用于腺嘌呤。出于这个原因，这两个过程可能会在腺嘌呤上相互竞争。我们的结果表明，敲除ADAR1增加了CircCDK17的M1a修饰水平。研究表明，tRNA中的M1a修饰通过提高tRNA的稳定性来调节翻译，而mRNA和lncRNA中的M1a则调节RNA的加工或蛋白质的翻译。到目前为止，还没有关于CircRNAs和M1a甲基化修饰的相关报道。CircRNAs的M1a甲基化修饰是否参与了PH的发生仍不清楚。在本研究中，我们首先分析了ADAR1调控CDK17的M1ACircCDK17的存在，并通过MERIP实验验证了ADAR1中存在M1a修饰而不是M6A修饰来调节PH 4853 CircCDK17的血管重构。M1a的修饰也受相应的修饰酶调控。重要的是，我们发现ADAR1不影响M1a修饰酶的表达，但作用于M1a位点，降低其修饰水平。简而言之，我们的研究首次揭示了ADAR1发挥作用的新机制，这无疑为CircRNAs的上游机制提供了新的见解。
ADAR1调控CircCDK17的M1a修饰
总结
综上所述，我们首次证明了ADAR1通过与CircCDK17相互作用，导致CircCDK17 M1a甲基化水平的改变，在体内和体外对PASMC的增殖具有重要的调控作用。这一发现提示ADAR1可能是一个潜在的靶点，CircCDK17可能被开发为一个诊断PH的生物标志物。
原文链接
https://doi.org/10.1016/j.apsb.2023.07.006
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