长链非编码RNA HSCHARME通过剪接调控促进心肌细胞分化并与心肌病发生相关

本研究揭示了长链非编码RNA HSCHARME在人类心肌病中的重要作用。研究人员通过比较基因组学鉴定出与小鼠pCharme同源的人类HSCHARME，利用hiPSC-CM模型发现其主要转录本pCHARME通过与剪接调控因子PTBP1相互作用，调控心肌特异性pre-mRNA剪接，影响心肌细胞分化和功能。该研究为心肌病治疗提供了新的潜在靶点，发表于《Nature Communications》。

　　

心血管疾病是全球死亡的主要原因，而心肌再生能力有限使得治疗面临巨大挑战。近年来，长链非编码RNA(lncRNA)因其组织特异性表达模式和在基因调控中的重要作用，成为心脏发育和疾病研究的新焦点。在啮齿类动物中，lncRNA pCharme已被证明对心肌成熟和心脏重塑至关重要，但其在人类中的同源物及功能机制尚不清楚。这项研究通过跨物种比较分析，首次系统研究了人类HSCHARME在心肌细胞分化和心肌病发生中的作用。

研究人员采用多种前沿技术开展研究：1)利用CRISPR/Cas9基因编辑构建HSCHARME敲除的hiPSC-CM模型；2)通过单细胞转录组和CAGE-seq分析HSCHARME表达特征；3)结合RNA-FISH和免疫荧光定位pCHARME亚细胞分布；4)采用CLIP技术验证RNA-蛋白相互作用；5)分析来自心肌病患者的RNA-seq数据集。

研究结果部分，"Identification of conserved synteny of the pCharme locus in Homo sapiens"显示，通过比较基因组学在人类19号染色体上鉴定出与小鼠pCharme同源的HSCHARME位点，该基因在胎儿和成人心肌细胞中特异性表达，且受心脏关键转录因子TBX5调控。

"HSCHARME characterization in hiPSC-derived human cardiomyocytes"部分发现，HSCHARME在hiPSC-CM分化过程中产生两个主要转录本：保留内含子的核定位pCHARME和完全剪接的胞质定位mCHARME。CRISPR敲除实验证实pCHARME缺失导致心肌分化延迟、收缩功能异常和形态改变。

"Functional implication of HSCHARME in human cardiomyogenesis"进一步证明，pCHARME缺失使心肌祖细胞减少80%，并改变收缩动力学参数。瞬时敲低实验表明pCHARME不仅参与心肌分化，也维持成熟心肌细胞特性。

"pCHARME regulates the alternative splicing of cardiac-expressed pre-mRNAs"揭示约40%的pCHARME与SC35核斑点共定位，其缺失导致1,877个转录本剪接异常，其中70%为外显子跳跃事件。保守性分析发现10.2%的剪接事件在小鼠和人类间保守。

"pCHARME modulates alternative splicing by direct interaction with PTBP1"通过序列分析和CLIP实验证实，pCHARME通过其富含UC的序列直接结合剪接抑制因子PTBP1，作为"诱饵"阻止PTBP1结合靶pre-mRNA，从而促进心肌特异性外显子包含。

"HSCHARME dosage impacts the expression of disease-linked genes"显示，pCHARME靶基因显著富集于肥厚型(HCM)和扩张型(DCM)心肌病相关通路。临床数据分析发现pCHARME在两种心肌病中均上调，且其调控的184个基因在疾病中异常表达。可诱导表达系统证实pCHARME剂量可调控MYH7、TNNT2等心肌病相关基因。

这项研究首次阐明了人类HSCHARME通过形成核内凝聚物和调控选择性剪接促进心肌分化的分子机制，揭示了其在心肌病发生中的潜在作用。特别值得注意的是，pCHARME与PTBP1的相互作用提供了一种新的剪接调控模式，其作为"分子海绵"解除PTBP1对心肌特异性外显子的抑制。研究发现pCHARME在病理状态下上调并影响疾病相关基因表达，这为开发基于lncRNA的心肌病治疗策略提供了理论依据。该工作将小鼠模型中的发现成功转化到人类系统，填补了lncRNA在人类心肌生物学研究中的空白，具有重要的临床转化价值。