Smarce1通过染色质重塑精细调控斑马鱼胚胎心脏心肌细胞增殖

这篇研究揭示了SWI/SNF染色质重塑复合物亚基Smarce1在斑马鱼胚胎心脏发育中的关键作用。通过ENU诱变筛选发现，smarce1功能缺失突变体heart of stone（hos）表现为心肌细胞（CM）过度增殖，而心肌特异性过表达smarce1则抑制CM增殖。研究证实Smarce1通过SWI/SNF复合物负向调控CM增殖，为心脏再生治疗提供了新靶点。

　　

引言

心脏再生能力在物种间存在显著差异：成年哺乳动物心肌细胞（CM）通常退出细胞周期，而斑马鱼终生保持CM增殖能力。研究团队通过ENU诱变筛选获得心脏增生突变体heart of stone（hos），其心室壁增厚但无肥大特征。这一现象指向未知的增殖调控机制，而SWI/SNF染色质重塑复合物成员（如Brg1、Baf60c）已被报道参与心脏发育，但Smarce1的作用尚未明确。

结果

心脏增生表型的细胞基础

hos突变体在96小时受精后（hpf）出现心室腔闭塞和血流减少。通过Tg(myl7:mcherry.nls)转基因标记CM核发现，hos突变体心室CM数量较野生型（wt）增加40%，而心房CM和心内膜细胞数量无变化。EdU标记和磷酸化组蛋白H3（pH3）染色显示，hos突变体CM的S期和M期指数显著升高，证实增生源于增殖加速而非细胞肥大。

基因定位与分子机制

精细定位将hos突变锁定于smarce1基因第8内含子剪接位点（T>C突变），导致异常mRNA剪接和 nonsense介导的mRNA降解。Western blot显示突变体几乎完全缺失Smarce1蛋白。值得注意的是，CRISPR/Cas9敲除smarce1曾报道心室致密化表型，与hos的表型差异可能源于突变类型不同引发的转录适应性反应。

功能验证实验

吗啉寡核苷酸（MO）敲低smarce1完美复现hos表型：心室CM数量增加50%，EdU⁺细胞比例提升3倍。反之，心肌特异性Tet-On系统诱导smarce1过表达使CM增殖减少30%。外源mRNA注射可完全挽救hos突变体的增生表型，证实Smarce1具有细胞自主性负调控作用。

讨论

本研究首次揭示Smarce1作为SWI/SNF复合物的"刹车分子"：其缺失导致复合物过度激活促增殖程序，而过表达则抑制CM分裂。这与Brg1的促增殖作用形成鲜明对比，暗示SWI/SNF各亚基可能通过动态组合实现精准调控。值得注意的是，smarce1突变上调Gata5表达——该因子已知通过抑制Notch靶基因hey2促进CM增殖，这可能是表型产生的次级效应。

在转化医学层面，研究为心脏再生提供了新思路：表观遗传调控剂（如HDAC1抑制剂）与SWI/SNF组分调控联用，或可突破哺乳动物CM的增殖阻滞。未来需解析Smarce1如何特异性识别心肌细胞周期相关基因（如Ccnd2/3）的染色质区域，以及其与Polycomb复合物的协同机制。

材料与方法

实验采用TüAB品系斑马鱼，通过共聚焦显微镜（Leica DMi8）进行CM计数，Western blot使用8%-16%梯度胶和PVDF膜。统计采用Holm-Sidak校正的t检验，显著性阈值设为p<0.05。心肌特异性转基因通过myl7启动子驱动，Tet-On系统加入多西环素后诱导效率达8倍。