Role of RNA helicase Ddx5 in pathological cardiac remodeling

RNA解旋酶Ddx5在病理性心脏重塑中的作用

基本信息

  • 批准号:
    10718560
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 55.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-06-01 至 2028-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Abstract This new R01 proposal explores novel mechanisms underlying RNA regulation in heart failure (HF), a major global health concern with high morbidity and mortality. The PI is an advanced HF cardiologist, who studies transcriptional regulation in HF and myocardial recovery. Based on data generated with support from the NIH K08 program, we will explore new roles for DEAD-box RNA helicase 5 (Ddx5) in cardiac homeostasis and disease. Ddx5 regulates virtually every step of RNA metabolism including alternative splicing, mRNA stability, ribosome biogenesis, and translation, but the cardiac functions of Ddx5, the most highly expressed DEAD-box RNA helicase in the human heart are unknown. Preliminary data from our laboratory showed Ddx5 was downregulated in chronically failing human hearts and in hypertrophic mouse hearts. We demonstrated that mice with cardiomyocyte-specific Ddx5 deletion (Ddx5-cKO) developed progressive lethal cardiomyopathy associated with aberrant RNA splicing in key sarcomere genes, marked downregulation of dystrophin mRNA and protein, and a significant reduction in cardiomyocyte contractility. Co-immunoprecipitation experiments identified an interaction between Ddx5 and hnRNP H1 splicing factor in human and mouse cardiomyocytes. We propose to test the novel hypothesis that dysregulation of Ddx5 signaling contributes to the pathogenesis of HF by disruption of RNA splicing and downregulation of mRNA networks that are critical for cardiomyocyte function. In Aim 1, we will determine the mechanisms by which Ddx5 regulates RNA splicing in cardiomyocytes. Using in vitro splicing reporter assays, we will test whether the RNA splicing function of Ddx5 depends on target intronic sequences and/or cooperation with hnRNP H1. We will generate mutant Ddx5 constructs to determine which domains are critical for splicing regulation in vitro. eCLIP-sequencing and RNA immunoprecipitation-qPCR will identify direct RNA splicing targets of Ddx5 in cardiomyocytes. In Aim 2, we will elucidate the mechanisms by which Ddx5 regulates cardiomyocyte contractility using luciferase assays, ChIP-qPCR, and proximity labeling mass spectrometry to characterize the transcriptional and post-transcriptional regulatory functions of Ddx5 in the heart. To determine whether the HF phenotype of Ddx5-cKO mice is due to dystrophin deficiency, we will attempt to rescue the phenotype in vivo using AAV-based mini-dystrophin gene therapy. In Aim 3, we will determine whether Ddx5 overexpression protects mice from pathological cardiac remodeling by subjecting cardiac-specific Ddx5 transgenic and littermate control mice to pressure overload induced by transverse aortic constriction (TAC). As an alternative in vivo Ddx5 overexpression strategy, we will assess the effects of TAC in wild-type mice treated with AAV9-Ddx5 versus AAV9-eGFP vectors via tail vein injection. RNA and protein targets of Ddx5 will be confirmed in human cardiomyocytes and heart tissue. These studies will provide new insights into RNA metabolism and Ddx5 signaling in the heart under baseline and stress conditions, with potential implications for novel therapies to treat the growing population of HF patients.
抽象的 这项新的 R01 提案探索了心力衰竭 (HF) 中 RNA 调节的新机制,心力衰竭是一种主要疾病。 发病率和死亡率高的全球健康问题。 PI 是一位高级心力衰竭心脏病专家,他研究 心力衰竭和心肌恢复中的转录调控。基于 NIH 支持下生成的数据 K08项目,我们将探索DEAD-box RNA解旋酶5(Ddx5)在心脏稳态和 疾病。 Ddx5 几乎调节 RNA 代谢的每一步,包括选择性剪接、mRNA 稳定性、 核糖体生物发生和翻译,但 Ddx5(表达最高的 DEAD-box)的心脏功能 人类心脏中的 RNA 解旋酶尚不清楚。我们实验室的初步数据显示 Ddx5 在慢性衰竭的人类心脏和肥大的小鼠心脏中下调。我们证明了小鼠 与心肌细胞特异性 Ddx5 缺失 (Ddx5-cKO) 相关的进展性致死性心肌病 关键肌节基因中的 RNA 剪接异常,肌营养不良蛋白 mRNA 和蛋白质显着下调, 以及心肌细胞收缩力显着降低。免疫共沉淀实验确定了 人类和小鼠心肌细胞中 Ddx5 和 hnRNP H1 剪接因子之间的相互作用。我们建议 测试新的假设,即 Ddx5 信号传导失调通过破坏导致心力衰竭的发病机制 RNA 剪接和 mRNA 网络的下调对心肌细胞功能至关重要。在目标 1 中,我们 将确定 Ddx5 调节心肌细胞 RNA 剪接的机制。使用体外剪接 报告基因检测,我们将测试Ddx5的RNA剪接功能是否依赖于目标内含子序列 和/或与 hnRNP H1 合作。我们将生成突变 Ddx5 结构以确定哪些域是 对于体外剪接调节至关重要。 eCLIP 测序和 RNA 免疫沉淀 qPCR 将直接鉴定 心肌细胞中 Ddx5 的 RNA 剪接靶标。在目标 2 中,我们将阐明 Ddx5 的机制 使用荧光素酶测定、ChIP-qPCR 和邻近标记质量调节心肌细胞收缩力 光谱法来表征 Ddx5 在心脏中的转录和转录后调节功能。 为了确定 Ddx5-cKO 小鼠的 HF 表型是否是由于肌营养不良蛋白缺乏所致,我们将尝试 使用基于 AAV 的微型肌营养不良蛋白基因疗法来挽救体内表型。在目标 3 中,我们将确定是否 Ddx5 过表达通过心脏特异性 Ddx5 保护小鼠免受病理性心脏重塑 转基因小鼠和同窝对照小鼠因横向主动脉缩窄(TAC)引起的压力超负荷。作为 另一种体内 Ddx5 过表达策略,我们将评估 TAC 对治疗的野生型小鼠的影响 通过尾静脉注射使用 AAV9-Ddx5 与 AAV9-eGFP 载体。 Ddx5 的 RNA 和蛋白质靶点将是 在人类心肌细胞和心脏组织中得到证实。这些研究将为RNA提供新的见解 基线和应激条件下心脏中的新陈代谢和 Ddx5 信号传导,对以下方面具有潜在影响: 治疗不断增长的心力衰竭患者群体的新疗法。

项目成果

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