N4-乙酰胞苷介导的SOAT1上调通过诱导心肌细胞中的NCOA4依赖性铁自噬和铁死亡，从而加重心力衰竭

《Cellular and Molecular Life Sciences》：N4-acetylcytidine-mediated SOAT1 upregulation aggravates heart failure by inducing NCOA4-dependent ferroautophagy and ferroptosis in cardiomyocytes

心力衰竭（HF）的病理机制与铁代谢紊乱及铁依赖性细胞死亡（ferroptosis）密切相关。本研究通过建立压力过载诱导的小鼠HF模型和ISO（异丙肾上腺素）刺激的心肌细胞模型，发现SOAT1敲低可显著减轻左心室肥大和功能障碍，抑制ISO诱导的心肌细胞死亡。机制研究表明，SOAT1通过乙酰化稳定NCOA4蛋白，促进NCOA4介导的铁蛋白自噬激活和铁依赖性细胞死亡，进而加剧心脏病理改变。NAT10通过ac4C修饰维持SOAT1 mRNA稳定性，其沉默可抑制ISO诱导的铁蛋白自噬和脂质过氧化。NCOA4过表达逆转了SOAT1敲低的心脏保护效应。研究首次揭示SOAT1-NCOA4轴通过铁代谢调控介导HF进展，为靶向治疗提供新思路。

　　心力衰竭（Heart Failure, HF）一直是全球心血管疾病中最具挑战性的临床问题之一。尽管近年来在诊断和治疗方面取得了显著进展，但HF的发病率仍居高不下，且其5年生存率仍较低，约为40%。这表明，亟需探索新的治疗策略以应对这一日益严重的公共卫生问题。心力衰竭的病理机制复杂，涉及多种细胞死亡途径和代谢失衡，其中铁代谢紊乱和铁死亡（ferroptosis）的激活被认为是HF发生发展的重要因素。铁死亡是一种非凋亡性的铁依赖性细胞死亡形式，其特征是细胞膜中脂质过氧化物的致命性积累。该过程受到多种代谢通路的调控，包括系统Xc?/谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）轴（抗铁死亡）和铁代谢/氧化应激轴（促铁死亡）。研究发现，铁蛋白（ferritin）在维持细胞内铁稳态中起着关键作用，其通过与铁结合防止铁过载引发的Fenton反应，从而减少氧化损伤。然而，铁蛋白的选择性自噬（ferritinophagy）则可能导致铁的异常释放，进而促进铁死亡。核受体共激活因子4（NCOA4）被鉴定为铁蛋白自噬性降解的关键受体，其在铁死亡过程中的作用逐渐受到重视。近期研究表明，NCOA4介导的铁死亡参与了包括心力衰竭在内的多种心血管疾病的发生发展。

在这一背景下，本研究聚焦于SOAT1（甾醇O-酰基转移酶1），这是一种已知的调节缺氧诱导心肌细胞功能障碍的关键酶。SOAT1主要定位于内质网，能够将多余的胆固醇转化为惰性的胆固醇酯并储存于脂滴中。在肿瘤细胞中，SOAT1的下调已被证明能够通过调控胆固醇代谢抑制肿瘤的恶性进展。此外，SOAT1也与心血管疾病的发生密切相关，包括冠状动脉疾病和动脉粥样硬化。在之前的研究中，我们发现piRNA-6426通过促进DNMT3B介导的SOAT1启动子甲基化，从而抑制其表达，减轻了大鼠缺血性心肌损伤和心力衰竭。这些研究提示SOAT1可能在心力衰竭的病理过程中扮演重要角色。同时，已有证据表明胆固醇代谢与铁死亡的敏感性之间存在密切联系，进一步支持了SOAT1在心力衰竭中的潜在作用。

本研究采用多种实验方法，包括动物模型、细胞实验和分子生物学技术，系统地探讨了SOAT1在铁死亡调控中的作用机制。首先，我们构建了通过横断主动脉缩窄（TAC）诱导的心力衰竭小鼠模型，并在体外使用异丙肾上腺素（ISO）诱导心肌细胞损伤。实验结果表明，SOAT1的敲低显著减轻了压力过载引起的左心室肥厚和心功能障碍，同时在体外抑制了ISO诱导的心肌细胞死亡。进一步的分子机制分析显示，SOAT1的缺失通过阻断自噬依赖的铁蛋白降解，抑制了铁死亡的发生，从而降低了细胞内铁积累和脂质过氧化水平。此外，我们发现SOAT1通过乙酰化修饰增强了NCOA4蛋白的稳定性，而RNA乙酰转移酶NAT10则通过N4-乙酰胞嘧啶（ac4C）修饰维持SOAT1的表达，提高其mRNA的稳定性与翻译效率。这一发现表明，SOAT1的表达和功能受到RNA修饰的调控，而NAT10是这一调控过程中的关键参与者。

更深入的实验表明，NCOA4的过表达能够逆转SOAT1敲低所带来的心脏保护作用，说明NCOA4在铁死亡过程中的核心地位。同时，NAT10的沉默显著抑制了ISO诱导的铁蛋白自噬和铁死亡，进一步验证了NAT10在调控SOAT1表达和铁死亡中的作用。这些结果提示，SOAT1的乙酰化修饰可能通过调控NCOA4的稳定性，从而影响铁蛋白自噬和铁死亡的发生，最终加剧心力衰竭的进展。因此，针对SOAT1及其调控通路的干预可能为心力衰竭的治疗提供新的思路。

从分子机制的角度来看，SOAT1与NCOA4之间的相互作用是其调控铁死亡的核心。我们通过共免疫沉淀（Co-IP）实验确认了SOAT1与NCOA4在心肌细胞中的物理结合，表明两者可能存在功能上的协同作用。进一步的实验显示，SOAT1的过表达显著增强了NCOA4的乙酰化水平，而其敲低则降低了NCOA4的稳定性，导致其快速降解。这表明，SOAT1通过乙酰化修饰调节NCOA4的稳定性，从而影响铁蛋白的自噬和铁死亡。这一机制的发现不仅揭示了SOAT1在铁死亡调控中的关键作用，也为开发针对铁死亡的新型治疗策略提供了理论依据。

在体内实验中，我们观察到SOAT1的缺失显著改善了TAC小鼠的心功能，表现为左心室尺寸的缩小、心室质量的降低以及收缩功能的增强。这些结果进一步支持了SOAT1在心力衰竭中的促病作用。同时，我们发现NCOA4的过表达能够逆转SOAT1敲低所带来的保护效应，表明NCOA4是SOAT1介导铁死亡的关键介质。这一发现为理解SOAT1在铁死亡中的作用提供了新的视角，即SOAT1通过调控NCOA4的乙酰化水平，影响铁蛋白的自噬和铁死亡的发生，进而加重心力衰竭的病理过程。

在体外实验中，我们进一步验证了SOAT1对ISO诱导的心肌细胞损伤的调控作用。结果显示，SOAT1的敲低显著抑制了ISO诱导的铁蛋白自噬和铁死亡，表现为铁积累的减少、脂质过氧化水平的降低以及抗氧化能力的增强。这些结果与体内实验一致，说明SOAT1在不同模型中均通过调控铁死亡促进心肌损伤。同时，我们发现NAT10的缺失能够显著减轻ISO诱导的铁死亡，表明NAT10在SOAT1表达调控中的重要性。这一发现提示，NAT10可能作为SOAT1的上游调控因子，其通过ac4C修饰维持SOAT1的表达水平，从而影响铁死亡的发生。

综上所述，本研究揭示了SOAT1在心力衰竭中的关键作用及其调控机制。SOAT1通过乙酰化修饰增强NCOA4的稳定性，进而促进铁蛋白自噬和铁死亡，最终加剧心力衰竭的进展。而NAT10则通过ac4C修饰调控SOAT1的表达，为SOAT1的调控提供了新的分子机制。这些发现不仅深化了我们对心力衰竭发病机制的理解，也为开发针对铁死亡的新型治疗策略提供了重要的理论基础。未来的研究可以进一步探索SOAT1和NAT10在不同心血管疾病中的具体作用，以及其作为治疗靶点的可行性。通过调控这些关键分子，有望为心力衰竭患者提供更加有效的治疗手段。