冠狀動脈疾病是全球范圍內，引起較高發病率和死亡率的重要原因之一。經皮冠狀動脈介入治療和溶栓治療是目前使用最廣泛的治療干預措施。盡管這些方法可以減少心肌梗死面積，但再灌注本身又會誘發心臟缺血/再灌注（I/R）損傷。目前臨床上對心臟缺血/再灌注損傷尚無有效的治療方法，因此對I/R損傷機制的研究以及新的治療靶點的開發，具有重要的臨床意義。

哈爾濱醫科大學潘振偉教授領導的研究團隊近日發現一種長鏈非編碼RNA（CIRKIL）通過與Ku70蛋白相互作用而加劇心臟缺血/再灌注損傷，因此有望成為新的治療靶點。這項研究成果發表在心血管領域頂級期刊《Circulation Research》上。
 

研究材料與方法
研究人員在本次研究中使用了CIRKIL轉基因小鼠和基因敲除小鼠（其中CIRKIL轉基因小鼠和基因敲除小鼠由賽業生物構建），建立了心肌缺血/再灌注模型。他們采用RNA pull-down和RNA免疫沉淀分析來檢測CIRKIL與Ku70之間的相互作用。

技術路線
01分析CIRKIL在心臟I/R損傷中的作用
02確定CIRKIL的蛋白伴侶Ku70
03探討CIRKIL加劇心臟I/R損傷的機制

研究結果
1.CIRKIL的過表達加重心臟損傷
DNA雙鏈斷裂（DSB）可通過激活DNA損傷反應通路誘發嚴重的心肌病。Ku70蛋白是DNA損傷修復的重要調控因子，但其在心臟I/R損傷中的作用仍不清楚。研究團隊之前發現一種高度保守的lncRNA在心肌梗死中上調，于是他們想了解這種稱為CIRKIL的lncRNA如何調控心臟I/R損傷。

研究人員首先通過體內和體外分析發現在I/R心臟和H2O2處理的心肌細胞中CIRKIL的表達增加。為了弄清CIRKIL在心臟I/R損傷中的作用，他們使用了過表達CIRKIL的轉基因小鼠（其中過表達CIRKIL轉基因小鼠由賽業生物構建）。與對照相比，過表達CIRKIL加重了I/R小鼠的心臟功能障礙，具體表現為擴大了梗死面積，并加重了心肌細胞損傷。同時，在CIRKIL敲除小鼠上開展的實驗表明，CIRKIL的敲除可減少心肌梗死面積，降低心肌細胞凋亡，并減輕心肌I/R損傷。

2.CIRKIL與Ku70相互作用并抑制其核易位
lncRNA可以通過與特定的蛋白伴侶結合來調節基因表達和發揮生物學功能。于是，研究人員采用RNA pull-down分析鑒定CIRKIL的潛在結合蛋白。實驗結果中包含Ku70，該蛋白是細胞核中參與DNA損傷修復的關鍵分子。那么，CIRKIL在I/R損傷和H2O2誘導的損傷中的有害作用是不是是通過Ku70介導的呢？

他們開展了RNA pull-down實驗和Western blot實驗，結果證實CIRKIL與Ku70蛋白之間確實存在相互作用（圖1）。CIRKIL的敲除增加了Ku70在細胞核內的分布，而CIRKIL的過表達阻止了Ku70在心肌細胞中的核易位，這表明CIRKIL與Ku70的結合干擾了Ku70的核易位。
 

圖1. CIRKIL與Ku70相互作用并抑制Ku70的核易位

3.Ku70介導了CIRKIL對心臟損傷的影響
之后，研究人員通過功能獲得和功能缺失兩種方法研究了Ku70對心肌細胞損傷的影響。結果表明，Ku70的敲低顯著加重了H2O2誘導的心肌細胞損傷，而且組蛋白H2A.X（γH2A.X）的水平進一步增加，γH2A.X是DNA雙鏈斷裂的特異性標志物。同時，Ku70過表達有效減輕了H2O2誘導的心肌細胞損傷。這些數據表明，Ku70在心臟I/R損傷中扮演保護角色。

接下來，研究人員探討了Ku70是否介導CIRKIL對心臟損傷的影響。他們通過測定組蛋白H2A.X（γH2A.X）的水平來評估CIRKIL的過表達或敲除是否影響DNA雙鏈斷裂修復。CIRKIL的過表達增加了γH2A.X的表達，而CIRKIL的敲除引起了相反的變化，該結果表明CIRKIL可以調控雙鏈斷裂修復。

Ku70的過表達阻止了CIRKIL過表達對心肌細胞活力的抑制作用，消除了γH2A.X的上調并引起心肌細胞凋亡。以上的數據表明，CIRKIL對心臟I/R損傷的有害影響是通過抑制Ku70核易位實現的（圖2）。研究人員還確定，CIRKIL上的1030-1130 nt序列是其功能結構域，該結構域負責CIRKIL與Ku70的結合。
 

圖2. CIRKIL調控心臟損傷的示意圖

總結
在這項研究中，研究人員首次發現CIRKIL通過與Ku70相互作用而加劇心肌I/R損傷。它通過抑制Ku70的核易位和破壞雙鏈斷裂修復來促進細胞凋亡。這些結果揭示了lncRNA在心臟I/R損傷中的作用，還提示CIRKIL和Ku70這兩個位點有可能成為預防和治療心臟I/R損傷的新靶點。

原文檢索：
Xiao H, Zhang M, Wu H, Wu J, Hu X, Pei X, Li D, Zhao L, Hua Q, Meng B, Zhang X, Peng L, Cheng X, Li Z, Yang W, Zhang Q, Zhang Y, Lu Y, Pan Z. CIRKIL Exacerbates Cardiac Ischemia/Reperfusion Injury by Interacting With Ku70. Circ Res. 2022 Mar 4;130(5):e3-e17. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.121.318992. Epub 2022 Feb 2. PMID: 35105170.