基于生物信息学分析的CryAB(R120G)相关性心肌病潜在治疗药物发现及机制研究

本研究针对CryAB(R120G)突变导致的心肌病缺乏理想治疗药物的难题，通过构建转基因小鼠模型，结合RNA测序和CMap数据库分析，筛选出104个差异表达基因(DEGs)，发现PDE家族和PIK3C为关键靶点，并确定去甲替林(nortriptyline)等候选药物。研究揭示了甲状腺激素信号通路和内吞作用等关键通路，为靶向治疗提供了新策略，对蛋白质聚集性心肌病的药物开发具有重要指导意义。

　　

研究背景与意义

Alpha-B晶状体蛋白(CryAB)作为小热休克蛋白(sHsp)家族成员，在维持心肌细胞蛋白稳态中起关键作用。其R120G突变会导致错误折叠蛋白积聚，引发以心肌纤维化和心功能衰竭为特征的结晶蛋白病(crystallinopathy)。尽管已知该突变通过破坏肌丝蛋白结构诱发心肌损伤，但临床仍缺乏针对性治疗药物。这一现状促使Jiaqi Zheng团队通过多组学整合策略寻找潜在治疗靶点。

关键技术方法

研究团队构建了心脏特异性CryAB(R120G)转基因小鼠模型(n=5/组)，采用RNA测序筛选差异基因，通过GO/KEGG分析关键通路，利用STRING数据库构建蛋白互作网络(PPI)。基于CMap数据库筛选候选药物后，采用AutoDock Vina进行分子对接验证，结合qPCR和Masson染色评估心肌重构指标。

主要研究结果

1. 1.

   转基因模型验证

   心脏标志物ANP、BNP表达显著升高(图1A)，Masson染色显示胶原沉积增加(图1B-C)，Western blot证实突变蛋白在可溶性和不可溶性组分中均积聚(图1D-F)。

1. 1.

   转录组学发现

   筛选出174个DEGs(15个上调/159个下调)，GO分析显示这些基因富集于血液循环调节(图2B)，KEGG提示甲状腺激素信号通路异常。PPI网络鉴定出SCN5A、HSPA1B等9个枢纽基因(图2D)。

2. 2.

   药物靶点预测

   CMap分析显示PDE家族靶点出现频率最高(31次)，分子对接证实去甲替林与SCN5A结合能达-8.1 kcal/mol(图4A)，形成π-π堆叠等稳定相互作用(表1)。

结论与展望

该研究首次系统揭示了CryAB(R120G)心肌病的分子网络特征，提出PDE抑制剂和mTOR调节剂(如torin-1)可能通过改善蛋白稳态发挥作用。特别值得注意的是，去甲替林对钠通道SCN5A的高亲和力提示其双重调节潜力，但需警惕其已知的致心律失常风险。研究成果为开发靶向蛋白聚集性心肌病的新疗法提供了理论依据，发表于《BMC Cardiovascular Disorders》的这项工作，标志着计算生物学与实验验证相结合的药物发现新模式在心血管领域的重要应用。