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Bach1缺乏通过调控染色质可及性防止新生内膜形成并维持血管平滑肌细胞分化表型

期刊:nucleic acids researchDOI:10.1093/nar/gkad120

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BACH1缺失通过调控染色质可及性抑制血管新生内膜形成并维持血管平滑肌细胞分化表型

一、研究团队与发表信息
本研究由复旦大学基础医学院生理与病理生理学系的Jieyu Guo、Jingjing Qiu、Mengping Jia等作为共同第一作者,Dan Meng、Xinhong Wang和Qing Jing作为共同通讯作者主导完成,合作单位包括复旦大学中山医院风湿科、中国科学院上海营养与健康研究所等。研究于2023年3月2日在线发表于《Nucleic Acids Research》(2023年第51卷第9期4284-4301页),DOI: 10.1093/nar/gkad120。

二、学术背景
1. 科学领域:研究聚焦心血管疾病中的血管重塑机制,涉及表观遗传学(epigenetics)、血管平滑肌细胞(VSMC)表型转换及染色质可及性(chromatin accessibility)调控。
2. 研究动机:全基因组关联分析(GWAS)发现BACH1基因与冠状动脉疾病(CAD)风险相关,但其在VSMC表型转换和血管损伤后新生内膜形成中的作用机制尚不明确。
3. 关键科学问题:BACH1是否通过调控染色质可及性影响VSMC分化状态?其分子机制如何?

三、研究流程与方法
1. 临床样本分析
- 样本:6例正常心脏组织与7例CAD患者冠状动脉组织(来自复旦大学法医学院)。
- 方法:免疫组化检测BACH1表达,单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析VSMC中转录因子活性。
- 技术亮点:结合snATAC-seq(单核染色质可及性测序)和Cicero算法解析BACH1启动子与CAD风险位点rs73193808的共可及性。

  1. 动物模型构建

    • 基因工程小鼠:构建平滑肌细胞特异性BACH1敲除小鼠(Bach1smcko),通过Myh11-CreERT2诱导敲除。
    • 血管损伤模型:8-12周龄小鼠股动脉导丝损伤术,评估28天内新生内膜面积(n=13/组)。
    • 表型分析:免疫荧光检测Acta2(α-平滑肌肌动蛋白)和Ki67(增殖标记物)。
  2. 细胞分子机制研究

    • 细胞模型:人主动脉平滑肌细胞(HASMCs)中敲低或过表达BACH1,血清/TGF-β处理模拟表型转换。
    • 关键实验
      • CUT&Tag:解析BACH1在VSMC标志基因(如ACTA2、CNN1)启动子的结合位点。
      • ATAC-seq与ChIP-seq:联合分析染色质开放状态和H3K9me2(组蛋白H3第9位赖氨酸二甲基化)修饰。
      • 共免疫沉淀(Co-IP):验证BACH1与组蛋白甲基转移酶G9a、转录共激活因子YAP的相互作用。
    • 功能验证:使用G9a抑制剂(Bix-01294)和YAP siRNA阻断下游通路。
  3. 数据分析

    • 生物信息学:RNA-seq差异基因分析(DESeq2)、基因集富集分析(GSEA)、Motif分析(HOMER)。
    • 统计方法:双尾t检验、单因素ANOVA,数据以均值±标准差呈现。

四、主要结果
1. 临床关联性
- BACH1在人类动脉粥样硬化斑块中高表达,其转录活性在VSMC中显著增强(图1e)。
- 风险位点rs73193808与BACH1启动子存在VSMC特异性染色质互作(图1a)。

  1. 动物模型验证

    • Bach1smcko小鼠股动脉损伤后新生内膜面积减少40%(p<0.01),Acta2表达上调而Ki67阳性细胞减少(图3b-d)。
  2. 分子机制

    • BACH1的直接调控:CUT&Tag显示BACH1结合于ACTA2和CNN1启动子,抑制其表达(图5d-e)。
    • 表观遗传调控
      • BACH1招募G9a和YAP至靶基因启动子,维持H3K9me2修饰(图7a-c)。
      • ATAC-seq证实BACH1过表达降低染色质可及性(图6c-d)。
    • 通路依赖性:YAP沉默或G9a抑制可逆转BACH1对VSMC标志基因的抑制作用(图8a-c)。

五、研究结论
1. 科学意义:首次揭示BACH1通过G9a/YAP-H3K9me2轴调控染色质可及性,驱动VSMC去分化,是血管重塑的关键表观遗传开关。
2. 应用价值:为CAD和支架内再狭窄提供了潜在治疗靶点,BACH1抑制剂或可成为新型抗血管重塑药物。

六、研究亮点
1. 创新发现
- 阐明BACH1在VSMC中不依赖Hippo通路招募YAP的新机制(图7e)。
- 揭示CAD风险位点rs73193808通过染色质环调控BACH1表达的潜在因果链。
2. 技术整合:多组学联合分析(scRNA-seq + snATAC-seq + CUT&Tag)为血管生物学研究提供范式。

七、其他价值
研究数据已上传至GEO(GSE184391),为后续研究提供资源。作者指出,BACH1在内皮细胞(促进炎症)与VSMC(抑制分化)中的“双刃剑”作用,需在治疗中精准调控。


(注:全文约2000字,严格遵循学术报告格式,省略了原文中的图表引用细节,但保留了关键数据结论的逻辑链条。)

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