文章标题：E3 ubiquitin ligase TRIM21-mediated K48-linked ubiquitination of ALDH2 rs671 mutant promotes adverse cardiac remodeling

合作客户：山东大学齐鲁医院陈玉国、徐峰教授团队

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研究背景

心梗后心衰是急性心肌梗死患者恢复期的首要死亡原因，尽管再灌注治疗可恢复心肌血供，但心梗后心衰的死亡率和致残率仍居高不下。ALDH2 rs671是人类常见的单核苷酸突变，与心梗后主要不良心脏事件（MACE）风险升高相关，然而该突变影响心梗后心脏重构的分子机制尚不明确。蛋白泛素化是心衰发病的关键调控机制，但ALDH2 rs671突变体的泛素化修饰尚未被阐明，亟需鉴定其上游E3泛素连接酶并明确作用机制。

部分研究结果

1、TRIM21介导ALDH2 rs671泛素化降解致心梗后心脏不良重构

研究团队通过构建骨髓嵌合小鼠心梗模型，发现携带ALDH2 rs671突变的小鼠在MI后出现更严重的心肌纤维化，心脏收缩功能显著下降以及巨噬细胞胞葬作用缺陷；且突变组与野生组的心肌驻留/浸润巨噬细胞数量无显著差异，说明表型由巨噬细胞功能异常而非数量变化导致。组织和细胞实验证实，ALDH2 rs671 突变体的蛋白水平显著降低，但mRNA水平与野生型无差异；在心肌梗死患者和小鼠的缺血组织中，ALDH2蛋白水平进一步下调。环己酰亚胺蛋白合成抑制实验显示，ALDH2 rs671突变体的降解速率显著快于野生型；使用蛋白酶体抑制剂MG132处理可显著抑制其降解，而氯喹无作用，证实其经蛋白酶体途径降解。进一步的研究发现TRIM21是ALDH2的E3泛素连接酶，TRIM21通过K48位点连接的泛素化修饰ALDH2，主要作用于K73位点；ALDH2 rs671突变体与TRIM21结合更强，导致其更易被降解。

骨髓特异Aldh2 rs671变异增强心肌梗死后心脏纤维化

2、靶向干预TRIM21/ALDH2可逆转心梗后心脏不良重构

为进一步验证ALDH2的功能，研究团队使用AAV9-Aldh2进行拯救实验，发现ALDH2的过表达能够减轻MI后心功能的下降幅度以及心脏修复过程中的心脏纤维化，同时恢复巨噬细胞胞葬功能。为阐明TRIM21在MI后心脏纤维化过程中巨噬细胞中的作用，使用CD68启动子驱动的AAV构建了巨噬细胞特异性Trim21敲低小鼠，结果显示敲低Trim21恢复了ALDH2 rs671突变导致的巨噬细胞胞葬功能缺陷，显著提高心梗后小鼠生存率，逆转心肌纤维化，恢复心脏收缩功能。这些结果表明，通过下调Trim21，rs671突变介导的心脏纤维化缺陷得到改善。

Aldh2过表达挽救了由Aldh2 rs671变体诱导的心脏功能恶化

研究结论

本研究首次发现E3泛素连接酶TRIM21是ALDH2 rs671 突变体的上游调控因子，其可催化ALDH2第73位赖氨酸发生K48位点连接的泛素化并加速该突变体的蛋白酶体降解，导致巨噬细胞的胞葬功能缺陷，进而加剧急性心肌梗死后的心肌纤维化和心脏收缩功能障碍。证实TRIM21是心肌梗死后心力衰竭的潜在治疗靶点，且揭示了TRIM21-ALDH2-Rac2-胞葬作用调控轴在心梗后心肌纤维化中的关键调控机制。