RNA结合蛋白与可变剪接调控网络在2型糖尿病肾病中的关键作用及机制研究

本研究针对糖尿病肾病(DN)分子机制不明的现状，通过生物信息学分析和实验验证，揭示了RNA结合蛋白(RBPs)及其调控的可变剪接(AS)网络在DN发病中的关键作用。研究人员发现15个差异表达的RBP基因和423个调控可变剪接事件(RASEs)，其中RPS19、CPEB4和CRYZ的表达变化与临床指标显著相关。该研究为DN的早期诊断和治疗靶点开发提供了新思路。

　　

糖尿病肾病(DN)作为糖尿病微血管并发症的主要类型，是导致终末期肾病(ESRD)的首要原因。尽管现有治疗手段如肾素-血管紧张素系统抑制剂和钠-葡萄糖协同转运蛋白2(SGLT2)抑制剂能延缓病情进展，但分子机制尚未完全阐明。特别值得注意的是，约95%的人类多外显子基因通过可变剪接(Alternative Splicing, AS)产生不同转录本，而这一过程在DN中的调控异常仍属研究空白。

为探索这一科学问题，来自湖北省疾病预防控制中心等机构的研究团队在《BMC Nephrology》发表了创新性研究。该研究通过整合生物信息学分析和动物实验，首次系统揭示了RNA结合蛋白(RBPs)及其调控的AS网络在DN中的关键作用。研究人员从SRA数据库获取了GSE117085(大鼠肾皮质样本)和GSE142025(人类肾活检样本)两个RNA-seq数据集，采用ABLas管道分析AS事件，通过DESeq2鉴定差异表达基因(DEGs)，并利用Nephroseq v5平台进行临床相关性验证。

关键技术方法包括：1) 从6例DN大鼠和6例对照的肾皮质样本中获取转录组数据；2) 鉴定423个调控可变剪接事件(RASEs)和15个差异表达RBPs；3) 在20例晚期DN患者和9例对照样本中进行验证；4) 通过STZ诱导的DN小鼠模型(每组5只)进行RT-qPCR验证；5) 使用Pearson相关分析RBPs与尿白蛋白/肌酐比(ACR)和估算肾小球滤过率(eGFR)的关联。

研究结果部分：

1. DEGs in diabetic rat kidney cortex vs. healthy rats
   分析发现DN大鼠肾皮质存在1042个DEGs(559个下调，483个上调)。上调基因主要富集于免疫反应、炎症反应等通路，而下调基因则与激素刺激反应、谷胱甘肽生物合成等相关。

2. The regulated alternative splicing events and genes in DN rat kidney cortex
   鉴定出35,693个AS事件，其中423个为差异调控事件。脂质代谢通路(如脂肪消化吸收、甘油磷脂代谢)显著富集，提示AS异常可能通过影响脂代谢加剧DN进展。

3. Differentially expressed RBPs are co-expressed with the alternative splicing genes
   发现15个差异表达RBPs与AS事件存在显著相关性。其中NRG1、ARV1等基因的剪接变异最为显著，构建了RBP-AS共调控网络。

4. RBPs-alternative splicing co-expression networks on DN
   在人类样本中验证出7个保守RBPs(ZC3H12D、ENDOU等)，其中RPS19、CPEB4和CRYZ表达差异最显著。这些RBPs与SLCO2B1、TPM1等基因的剪接变异密切相关。

5. Validation of the detected RBP genes database
   Nephroseq数据库分析显示ENDOU表达增加，而KHDRBS3、AFF3等表达降低。RPS19表达与eGFR呈负相关，CRYZ表达与ACR呈负相关。

6. In vivo experimental verification
   动物实验证实：与正常小鼠相比，DN小鼠肾组织中RPS19 mRNA水平显著升高，而CPEB4和CRYZ水平明显降低。CPEB4的剪接变体ENSRNOT00000089460(外显子跳跃型)在DN组表达降低。

研究结论与讨论：
该研究首次系统揭示了RBP-AS调控网络在DN中的核心作用。主要发现包括：1) 鉴定出DN特异的423个RASEs，主要涉及脂代谢通路；2) 发现15个差异表达RBPs，其中7个在人类样本中得到验证；3) 证实RPS19、CPEB4和CRYZ的表达变化与DN临床指标显著相关。

特别值得注意的是，CPEB4(胞质多腺苷酸化元件结合蛋白4)作为关键RBP，其调控异常可能导致多种靶基因(如SLCO2B1)的剪接变异，进而影响肾细胞功能。而CRYZ(ζ-晶体蛋白)表达降低与ACR的负相关性，提示其可能作为DN进展的新型生物标志物。

该研究的创新点在于：1) 跨物种验证RBP-AS网络的保守性；2) 将分子发现与临床指标(eGFR、ACR)直接关联；3) 发现CPEB4调控的剪接变体ENSRNOT00000089460在DN中的特异性变化。这些发现为开发基于RNA剪接调控的DN精准治疗策略提供了重要理论基础。

未来研究可进一步探索：1) 特定RBP(如CPEB4)如何精确调控下游靶基因剪接；2) RBP-AS网络与已知DN通路(如炎症、氧化应激)的交互作用；3) 基于这些发现开发新型生物标志物组合。该研究为理解DN的分子机制开辟了新视角，具有重要的临床转化潜力。