本發明專利技術公開了一種泛素特異蛋白酶18（USP18）在治療心肌肥厚中的功能及應用，屬于基因的功能與應用領域。本發明專利技術確定了USP18的表達與心肌肥厚之間的相互關系，研究結果表明在發生心肌肥厚的模型中，USP18的表達和正常組相比顯著降低；抑制USP18表達顯著促進了心肌肥厚、纖維化，惡化心功能，促進USP18過表達則顯著抑制了心肌肥厚、纖維化，保護心功能。因此，USP18可作為靶基因，用于篩選保護心臟功能、抗心臟纖維化和/或預防、緩解和/或治療心肌肥厚的藥物，用于制備保護心臟功能、抗心肌肥厚和/或預防、緩解和/或治療心肌肥厚的藥物，為心肌肥厚的治療提供了一條有效的新途徑。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于基因的功能與應用領域，特別涉及一種泛素特異蛋白酶18 (USP18)在 治療心肌肥厚中的功能及應用。
技術介紹
心肌肥厚是心肌對長期生物力學壓力或容積負荷增加的代償性反應，常見于高血 壓、主動脈瓣狹窄等心血管疾病，其主要表現為心肌細胞體積增大、蛋白合成增多、細胞外 基質增多等特征。高血壓、老年退行性主動脈瓣疾病在我國呈逐年上升趨勢。由高血 壓等疾病所致的心肌肥厚、高血壓心臟病發病率也隨之增加。盡管心肌肥厚最初可以使心 肌細胞增大，心肌收縮力加強，是一種維持正常心輸出量的代償機制，但長期持續性的壓力 或容積負荷過重則會引起心肌重構，同時由于心肌需氧量增大，而冠狀動脈血供相對不足， 弓丨起心肌缺血、心肌細胞凋亡，進而導致失代償，從而引起心力衰竭、惡性心律失常、甚至猝 死等。研究表明隨著心臟左室肥厚的發生發展，心肌缺血、室性心律失常、心力衰竭、 猝死等心血管事件的發生率增加了 6~10倍。 目前認為心肌肥厚是一種多種因素參與調節的復雜的動態過程。研究發現長期的 生物力學壓力和/或容積負荷過度，使心室壁應力增加，導致心肌肥厚。此外，血管緊張素 II(AngII)、內皮素（ET)、兒茶酚胺、轉化生長因子-0 (TGF-P)等各種胞外刺激信號可 誘導核內基因表達的改變，從而導致心肌細胞肥大。從分子水平上看心肌肥厚的病 變過程分三個環節：胞外肥厚刺激信號的出現、胞內信號轉導及核內基因轉錄活化，最終誘 發細胞發生肥大表型變化。目前研究已經顯示多種信號通路參與心肌肥厚的過程。其中， 鈣調神經磷酸酶calcineurin/NFAT、絲裂原活化蛋白激酶（MAPK)與PI3K/Akt/GSK3P信號 轉導通路以及由這三條通路所調節的下游轉錄因子MCIP1. 4、NF-KB、AP-1、MEF2、mTOR等 在心肌肥厚的發生發展中起著重要作用。鈣調神經磷酸酶（calcineurin)是 一種受鈣離子及鈣調素調節的多功能信號酶，可通過使活化T細胞核因子（nuclearfactor ofactivatedTcells，NFAT)轉位入核，調節核內肥大基因（ANP、BNP)的表達。 MAPK包括三個亞家族 :ERKs、JNKs和p38-MAPK。磷酸化的MAPKs激活促進與心肌肥厚 有關的下游轉錄因子NF-kB、AP-I、MEF2、NFAT等的轉錄活性，而調節細胞基因轉錄和蛋白 合成，引起心肌細胞肥大，導致心肌肥厚。 泛素特異蛋白酶18 (USP18)為IFN在體內的主要負反饋調控者，于1999年在研 究白血病小鼠時首次被克隆出來，其cDNA包含1107bp的開發閱讀框，共編碼368個氨基 酸，分子量為43kDa，故最早被命名為UBP43(UbiquitinProcessingProtein)，后發現其 具有泛素水解酶的作用，歸入泛素水解酶（UbiquitinSpecificProteinase，USP)家族，故 該基因又按發現先后順序被命名為USP18。USP18定位于人類22號染色體/小鼠6號染色 體，人類USP18基因所定位的區域22qll. 2恰好和一種名為diGeorge綜合征的疾病密切相 關，這種綜合征特征性表現為胸腺發育不良和先天性心臟發育不良。在野生型成年小鼠中， USP18在胸腺，腹腔巨噬細胞高表達。對小鼠不同造血細胞系的分析提示，USP18僅在單核 相關細胞系表達。 由于USP18具有對1型IFN通路的負反饋調節作用，人們在對IFN治療乙型病毒 性肝炎的研究中發現，IFN治療抵抗的患者USP18在肝臟表達增高，提示USP18可作為判 斷IFN治療應答的指標。研究發現，野生型小鼠給予IFN多次注射后IFN信號通路很快處 于無應答狀態，而USP18基因敲除小鼠的JAK-STATs信號通路處于持續磷酸化狀態，提示 IFN信號通路存在高敏狀態。此外，干擾素可以誘導凋亡反應，有研究提示，USP18基因沉 默的細胞給予干擾素刺激后可加強IFN的促凋亡作用，但在不同的細胞系其促凋亡途徑各 有不用。USP18除了具有負反饋調控IFN信號通路的作用外，還具有水解酶的活性，該酶 活性體現在①USP18可使泛素化修飾的蛋白發生去泛素化反應（deUbiquitination);② 能使發生ISGyaltion修飾的蛋白發生去ISGylation修飾（delSGylation、ISGylation修 飾，指ISG15蛋白與靶蛋白結合，該步驟類似于泛素化修飾，涉及EUE2、E3酶)，上述這2 種USP18的酶水解作用依賴于第61位的半胱氨酸，該位點被認為是USP18的酶活性位點， 此位點突變使USP18基因喪失去泛素化修飾和去ISGylation修飾的效應。最近的研究證 實TAK1-TAB1復合物的去泛素化是由USP18介導的，USP18能通過去泛素化作用使TAKl失 活，而TAKl的激活對于下游NF-KB和NFAT的活化是必需的，該研究提示USP18能通過去 泛素化修飾靶蛋白參與調控炎癥反應。UBE1UISG15和USP18調節異常被發現存在于多種 類型的腫瘤中，研究發現，USP18過表達能起到穩定cyclinDl蛋白，對抗細胞凋亡，促進腫 瘤細胞增殖的作用，且這種作用是依賴于USP18的去ISGylation修飾作用的。相反的，在 USP18KO小鼠，ISGylation修飾明顯上調，同時伴有明顯的細胞凋亡增加，提示USP18的去 ISGylation修飾作用可能與細胞增殖、凋亡有密切聯系。 參考文獻： 1. LiHjHeCjFengJ，ZhangY，TangQ，BianZ,BaiX,ZhouH，JiangH， HeximerSPjQinM,HuangH,LiuPPjHuangC.Regulatorofgproteinsignaling5 protectsagainstcardiachypertrophyandfibrosisduringbiomechanicalstress ofpressureoverload.ProcNatlAcadSciUSA. 2010;107:13818-13823. 2. LuJ,BianZYjZhangR，ZhangY，LiuC，YanL，ZhangSM,JiangDS，Wei X,ZhuXHjChenM，WangAB，ChenY，YangQ，LiuPP，LiH.Interferonregulatory factor3isanegativeregulatorofpathologicalcardiachypertrophy.BasicRes Cardiol. 2013;108:326. 3. LiH,TangQZjLiuC，MoonM，ChenM，YanL，BianZYjZhangY，WangAB， NghiemMP，LiuPP.CellularfIice-inhibitoryproteinprotectsagainstcardiac remodelinginducedbyangiotensiniiinmice.Hypertension. 2010;56:1109-1117. 4. BuiAL,HorwichTB,FonarowGC.Epidemiologyandri本文檔來自技高網...
【技術保護點】
泛素特異蛋白酶18在篩選保護心臟功能的藥物中的應用。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李紅良，何奔，應小盈，
申請(專利權)人：武漢大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42
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