《Signal Transduction and Targeted Therapy》：Targeting super elongation complex-driven RNA polymerase II elongation reduces plaque vulnerability
编辑推荐：
动脉粥样硬化斑块破裂是心肌梗死和卒中的主要原因，但控制斑块稳定性的机制仍未完全阐明。内皮激活可触发内皮-间质转化（endothelial-to-mesenchymal transition, EndMT），这一程序与内皮功能障碍和病变易损性相关。本研究探讨了转
动脉粥样硬化斑块破裂是心肌梗死和卒中的主要原因，但控制斑块稳定性的机制仍未完全阐明。内皮激活可触发内皮-间质转化（endothelial-to-mesenchymal transition, EndMT），这一程序与内皮功能障碍和病变易损性相关。本研究探讨了转录暂停释放和RNA聚合酶II（RNA polymerase II, RNAPII）延伸是否构成促进EndMT和动脉粥样硬化的早期调控层。对人类斑块单细胞转录组学的分析表明，在具有转化特征的内皮细胞中，超延伸复合物（super elongation complex, SEC）组分的表达增加。在原代人内皮细胞模型中，药理学抑制SEC可减弱间充质标志物的诱导。AFF4、pCDK9和pSMAD2/3在内皮转化过程中表现出物理相互作用。RNA聚合酶II占据的全基因组分析显示，早期转化期间启动子近端暂停减少，同时新生转录延伸速率迅速增加。SEC抑制恢复了暂停并抑制了快速响应的转化相关靶基因。在人心脏类器官模型中，抑制SEC可阻止EndMT诱导的纤维状胶原沉积并防止搏动速率丧失。在高脂血症Pcsk9功能获得性小鼠模型中，在动脉粥样硬化已建立后预防性和治疗性给予SEC抑制均减少了斑块负担和斑块易损性特征。最后，对来自Athero-Express生物样本库的1048个人类斑块节段的分析显示，延伸轴与多种易损性相关斑块特征之间存在显著关联。总之，这些发现将快速转录延伸确定为内皮可塑性和斑块易损性特征的机制驱动因素，并支持将延伸机制作为减少动脉粥样硬化疾病中斑块易损性特征的潜在策略。
动脉粥样硬化是一种慢性动脉疾病，其斑块破裂是心肌梗死和卒中的主要原因。尽管血管危险因素如何触发内皮功能障碍已成为研究热点，但控制斑块稳定性的上游机制仍不明确。内皮-间质转化（endothelial-to-mesenchymal transition, EndMT）是指内皮细胞（ECs）向间充质样细胞表型转化的过程，已有研究证实其促进动脉粥样硬化斑块进展和不稳定。既往研究多聚焦于TGF-β/SMAD、Notch等经典信号通路，然而转录机器本身在EndMT启动过程中的调控作用尚不清楚。在动态细胞转变中，RNA聚合酶II（RNAPII）在启动子近端的暂停和释放是基因快速激活的关键调控机制。超延伸复合物（super elongation complex, SEC）通过支架蛋白AFF1/AFF4募集正转录延伸因子b（P-TEFb）至暂停的RNAPII，从而促进转录延伸。SEC在发育和肿瘤中的作用已有研究，但其在血管疾病中的功能未见报道。基于此，研究人员提出假设：动脉粥样硬化相关应激通过SEC驱动的RNAPII暂停释放和高效延伸，在早期促进EndMT及斑块易损性。
研究人员整合人类斑块单细胞转录组学、原代人内皮细胞EndMT模型、全基因组RNAPII占位和新生转录速率测量，以及高脂血症小鼠动脉粥样硬化模型，系统研究了转录延伸控制在EndMT和动脉粥样硬化中的作用。研究结果表明，快速转录延伸是内皮可塑性和斑块易损性特征的机制驱动因素，药理学靶向SEC可减少斑块易损性特征。论文发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》。
主要技术方法包括：对人类颈动脉斑块和邻近对照血管组织的单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据分析（GSE159677，每组3例）；原代人冠状动脉内皮细胞的多重打击EndMT诱导模型；SEC小分子抑制剂KL-1/KL-2处理；siRNA敲低AFF1/AFF4或内啡肽（ENG）以及AFF4过表达；RNA聚合酶II染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）检测启动子近端暂停；4sU-DRB测序测量新生RNA转录延伸速率；免疫共沉淀（co-IP）验证蛋白相互作用；人诱导多能干细胞来源心肌细胞、心脏成纤维细胞和脐静脉内皮细胞构建的功能性心脏类器官模型；Pcsk9-D377Y-AAV8高脂饮食诱导的高脂血症小鼠模型（预防和治疗两种方案）；以及Athero-Express生物样本库1048个人类斑块节段的基因表达与斑块特征关联分析。
研究结果分述如下：
1. 超延伸复合物组分在EndMT中增加，并在人动脉粥样硬化斑块切片的EndMT阳性内皮细胞中增加：scRNA-seq显示斑块组织中EndMT阳性EC比例增加，且SEC支架蛋白AFF1/AFF4等组分在过渡态EC中表达上调；在体外1-hit、2-hit和3-hit EndMT模型中，SEC组分RNA和蛋白水平均升高，伴随内皮功能障碍。
2. 通过SEC药理学抑制RNA延伸可减少EndMT诱导：KL-1/KL-2处理6小时即可降低AFF1/AFF4蛋白水平，并抑制EndMT诱导的间充质标志物（SM22、VCAN、CNN1）表达，而不影响内皮标志物。AFF4过表达单独足以诱导间充质标志物；敲低AFF1或AFF4则减弱EndMT诱导的间充质转化。
3. EndMT诱导导致SEC介导的RNAPII从启动子近端暂停全基因组释放：ChIP-seq数据显示EndMT降低了转录起始位点（TSS）附近的RNAPII占位和暂停指数，SEC抑制可恢复暂停；基因本体分析富集到TGF-β相关和代谢基因。
4. EndMT诱导后数分钟内RNA延伸速率增加，并可被药理学干预抑制：4sU-DRB测序显示EndMT使平均RNA延伸速率增加19.4%，SEC抑制后延伸速率降低（KL-1为34.2%，KL-2为43.6%）；聚合酶波分析显示EndMT诱导10分钟后即出现快速转录激活。AFF4免疫沉淀可同时富集pCDK9(T186)和pSMAD2/3，反向共沉淀验证了这三
