Hypertension 哈医大朱大岭教授团队发现ca-circSCN8A通过LLPS介导的R-loop促进HPASMCs铁死亡

细胞病理表型的改变，包括细胞增殖、程序性细胞死亡和自噬，可以触发肺血管重塑，并随后导致肺动脉高压(PH)。铁死亡是一种以铁依赖和脂质过氧化为特征的程序性细胞死亡形式，近年来被认为在PH的发生发展中发挥重要作用。尽管先前的研究对PH中的铁死亡现象进行了初步揭示，但其上游调控机制仍不明确。染色质相关环状RNA (ca-circRNA)作为一类和染色质结合的circRNA，是circRNA调控基因组新兴研究领域，广泛参与多种生物学过程，并与铁死亡密切相关。然而，ca-circRNA是否通过调控肺动脉平滑肌细胞(PASMCs)铁死亡进而诱导肺血管重塑的具体机制仍有待阐明。

2025年5月19日，哈尔滨医科大学朱大岭教授团队在Hypertension杂志发表了题为“ca-circSCN8A Promotes HPASMCs Ferroptosis via LLPS Initiated R-Loop”的论文。该研究揭示ca-circSCN8A通过液液相分离(Liquid-Liquid Phase Separation, LLPS)操纵非亲本基因启动子R-Loop调控基因转录的新机制。 

首先，作者发现ca-circSCN8A在SuHX模型小鼠肺组织和低氧HPASMCs中表达显著上调。为了进一步探究ca-circSCN8A在SuHX-PH中的作用，作者构建了平滑肌特异性ca-circSCN8A敲低的SuHX小鼠模型和低氧HPASMCs模型，结果显示，在体内敲低ca-circSCN8A可以明显改善低氧导致的PH指标，如右心室收缩压、血流动力学和血管重构的异常。体外实验也证实，敲低ca-circSCN8A可抑制低氧诱导的HPASMCs铁死亡。以上研究结果表明，ca-circSCN8A在促进肺血管重构和HPASMCs铁死亡中起关键作用。 

图1. 低氧通过ca-circSCN8A促进SuHX小鼠肺血管重塑和HPASMCs铁死亡

为了探究ca-circSCN8A调控HPASMCs铁死亡的作用机制，作者首先对ca-circSCN8A进行ceRNA网络功能富集分析，结果显示其与基因表达调控显著相关。RT-qPCR证实，干扰ca-circSCN8A可以逆转低氧诱导的SLC7A11 mRNA表达。同时，回复实验证实了ca-circSCN8A通过SLC7A11调控HPASMCs铁死亡。进一步地，作者发现ca-circSCN8A和SLC7A11启动子之间存在两个R-Loop形成序列，并证实ca-circSCN8A通过与SLC7A11启动子形成R-Loop调节SLC7A11表达介导低氧HPASMCs铁死亡。 

图2. ca-circSCN8A通过与SLC7A11基因启动子形成R-Loop介导HPASMC铁死亡

为了进一步探究ca-circSCN8A与非亲本基因SLC7A11形成R-Loop的具体分子机制，作者筛选并鉴定出ca-circSCN8A的下游蛋白-FUS，荧光原位杂交联合免疫荧光实验表明，ca-circSCN8A与FUS共定位于细胞核中。FUS在低氧诱导的HPASMCs中上调，干扰FUS可以显著逆转由低氧引起的SLC7A11 mRNA、铁死亡相关指标以及R-Loop水平的变化。随后，作者分别构建了ASO-ca-circSCN8A和FUS过表达质粒，S9.6免疫荧光、RT-qPCR、Western Blot实验显示，ca-circSCN8A通过其下游DNA/RNA结合蛋白FUS与SLC7A11启动子形成R-Loop，调控SLC7A11的表达和HPASMCs的铁死亡。

图3. SLC7A11的表达由ca-circSCN8A通过其下游DNA/RNA结合蛋白FUS调节

接着，作者进一步探讨FUS如何诱导ca-circSCN8A与SLC7A11启动子R-Loop的形成。作者将ca-circSCN8A敲低后，在常氧和缺氧的HPASMCs中初步检测了FUS的表达。结果表明，ca-circSCN8A不调节FUS (Fused in Sarcoma, FUS)的表达。所以作者推测二者可能是通过形成复合体的形式发挥作用。随后作者利用生物信息学对ca-circSCN8A的细胞组分进行分析，结果显示，ca-circSCN8A与核斑点有很强的相关性。鉴于之前没有关于circRNAs与非宿主基因形成R-Loop的报道，LLPS选择性地富集或者是排斥分子，增加分子相互作用几率，甚至改变分子构象以促进或者是抑制生化反应的特点，为ca-circRNA和非宿主基因形成R-Loop并调节非宿主基因的转录提供了一种合理的机制。随后的荧光漂白恢复、液滴融合、ChIRP、Dot blot等实验均证实ca-circSCN8A通过与FUS形成LLPS与SLC7A11启动子形成R-Loop抑制SLC7A11表达和低氧HPASMCs铁死亡。同时，作者发现ca-circSCN8A和FUS形成的LLPS受乳酸化修饰“writer”EP300的调控，低氧条件下，ca-circSCN8A招募EP300促进非组蛋白FUS乳酸化形成LLPS。 

图4. ca-circSCN8A通过与FUS形成LLPS与SLC7A11启动子形成R-Loop抑制SLC7A11表达和低氧HPASMCs铁死亡

综上，在本研究中，作者首先鉴定出一种新的调节因子—ca-circSCN8A，并证实其通过调节非亲本基因SLC7A11的转录介导HPASMCs铁死亡。其次，ca-circSCN8A通过与非宿主基因SLC7A11启动子形成R-Loop结构调控SLC7A11转录。第三，乳酸化修饰的FUS介导了LLPS的发生，并进一步驱动了R-Loop结构的形成。作者的研究结果揭示了ca-circSCN8A调节基因转录的一种新模式，并为低氧性PH提供新的核酸治疗靶点。 

哈尔滨医科大学朱大岭教授为本文的通讯作者，李梦楠为本文的第一作者，研究得到了国家自然科学基金、黑龙江省自然科学基金的资助。

文章链接：

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40384439/