心脏生命周期中Mediator复合体亚基的动态调控机制及其在心脏发育、衰老和疾病中的特异性功能研究

本研究针对心脏发育、衰老及疾病过程中转录调控机制不清的问题，通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)、ATAC-seq等技术，系统揭示了Mediator复合体亚基在心肌细胞中的动态表达规律。研究发现Mediator亚基在心室形成期表达升高，衰老心脏中再次上调，心衰时伴随染色质可及性增加而全局高表达，为理解心脏转录调控提供了新视角。

　　

心脏作为人体最早形成的器官，其发育、成熟和衰老过程伴随着复杂的转录重编程。然而，作为真核生物转录调控核心的Mediator复合体（由29个亚基组成的多蛋白复合物），其在心脏生命周期中的动态变化规律和功能特异性仍不清楚。特别是在心脏疾病领域，虽然已知转录失调会导致病理性重构和心力衰竭（HF），但Mediator如何协调这些过程仍是未解之谜。这些知识空白限制了我们对心脏疾病分子机制的理解，也阻碍了相关治疗策略的开发。

为回答这些问题，来自美国俄亥俄州立大学的研究团队开展了一项系统性研究，通过整合人类和小鼠的单细胞RNA测序（scRNA-seq）、批量RNA测序、qPCR和转座酶可及染色质测序（ATAC-seq）数据，首次绘制了Mediator复合体在心脏发育、衰老和疾病过程中的表达图谱。相关成果发表在《Journal of Molecular and Cellular Cardiology Plus》上，为心脏转录调控领域提供了重要见解。

研究采用多组学技术联用策略：利用公共数据库的人类心肌病和小鼠模型scRNA-seq数据（包括胚胎发育、衰老和TAC手术模型）；通过qPCR验证小鼠心室组织关键Mediator亚基表达；采用Western blot检测蛋白水平变化；结合ATAC-seq分析染色质可及性改变。特别关注了人类扩张型心肌病（DCM）和肥厚型心肌病（HCM）患者样本，以及小鼠血管紧张素II（Ang II）、异丙肾上腺素和苯肾上腺素诱导的心衰模型。

研究结果部分，第一个重要发现体现在"Mediator复合体亚基在胚胎发生和早期 postnatal 发育阶段呈现峰值表达"。通过分析E7.75-E9.25胚胎心肌scRNA-seq数据，发现13个Mediator亚基（如Ccnc、Med31等）在心室形成关键期E8.25表达最高。出生后发育追踪显示，不同亚基呈现阶段性表达高峰：Med12、Med1等在P1天峰值，Med19、Med10等在P4天，而Med8、Med28等延迟至P14天。qPCR验证发现Med21在E13.5最高而出生后降低，Med8则在成年期反超胚胎水平，表明亚基特异性调控。

"心脏Mediator复合体亚基在衰老过程中呈现亚模块特异性调控"部分揭示了年龄相关的表达异质性。24月龄小鼠心肌中，激酶亚模块（Ccnc、Med12）表达降低，而中头部亚模块多个成员（Med31、Med21等）上调。值得注意的是，蛋白水平与mRNA不完全一致：如Med26 mRNA降低但蛋白增加，提示衰老影响翻译后调控。代谢相关基因表达变化（如Ldha升高、Cpt1降低）与Mediator变化平行，暗示其参与代谢重编程。

关于疾病模型的研究发现最具临床意义。"Mediator亚基表达在衰竭人心中增加"部分显示，DCM和HCM患者心肌细胞中28/29个Mediator亚基显著上调，且伴随GLUT4升高、CPT1降低等代谢标志改变。而在"血管紧张素II诱导的肥厚对心肌细胞Mediator亚基调控最小"部分，Ang II处理引起亚基表达变化较为分散（如Med25升高而Med27降低）。相比之下，"压力超负荷诱导的肥厚导致Mediator表达全局增加"部分显示，TAC手术11周后几乎所有Mediator亚基在心肌细胞中上调，且ATAC-seq证实其启动子可及性增加（如Ccnc的Log₂
FC=-0.6），表明存在转录水平调控。

在讨论环节，研究强调了三个层次的意义：发育生物学方面，Mediator动态表达与心脏成熟里程碑事件相关，但不同于骨骼肌干细胞的增殖模式；衰老研究领域，亚基特异性变化可能反映对抗基因组不稳定的补偿机制；临床转化方面，心衰中Mediator的普遍上调提示其可能通过缓解RNA聚合酶II（Pol II）延伸阻滞来维持转录稳态。特别是染色质可及性变化与表达量的相关性，为理解心脏疾病表观遗传调控提供了新视角。

这项研究的创新性在于首次系统描绘了Mediator复合体在心脏生命周期中的动态图谱，突破了以往将Mediator视为静态转录机器的认知局限。发现Mediator亚基在不同病理模型中的差异响应，为开发精准的心脏病治疗策略提供了分子基础。未来研究可进一步探索特定亚基（如MED1、CDK8）在心脏保护或疾病进展中的因果作用，以及其作为潜在治疗靶点的可行性。