PHB2及其过表达试剂作为心肌细胞线粒体钙单向转运蛋白聚合体调控剂的应用

本发明涉及生物医药领域，尤其涉及phb2及其过表达试剂作为心肌细胞线粒体钙单向转运蛋白聚合体调控剂的应用。

背景技术：

1、线粒体生产90%的心肌细胞atp，并占据了40%的心肌细胞体积，是维持心肌细胞舒缩功能和生存的核心细胞器。正常心脏中，心肌细胞内线粒体代谢充沛，其主要依靠脂肪酸代谢生成atp。心衰心脏中，心肌细胞内线粒体代谢受损，atp生成显著减少，具体机制概括为如下三点：①线粒体钙稳态失衡；②线粒体来源活性氧产生异常增多；③线粒体质量控制系统损伤（包括线粒体结构，线粒体自噬、线粒体蛋白转录和翻译后修饰异常）。其中，线粒体钙稳态参与心肌细胞中的相关代谢过程；大量研究表明生理性线粒体钙内流通过丙酮酸脱氢酶磷酸酶1间接调节丙酮酸脱氢酶，直接激活异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶，从而维持正常心肌细胞舒缩功能，并抑制心衰中心肌细胞凋亡的发生。因此，线粒体钙稳态参与相关代谢过程并维持心肌细胞生理功能；心衰中线粒体钙稳态失衡并导致相关代谢失调，其病理机制亟待阐明。

2、哺乳动物细胞中存在一系列线粒体钙稳态相关基因，这些基因转录翻译成相应蛋白后分布在线粒体中，并通过调节线粒体内钙离子的吸收、储存和释放维持线粒体钙稳态。这些基因的功能紊乱与心肌病变密切相关。我们在前期使用小鼠心衰模型，拟探究心衰中线粒体钙稳态失衡的病理机制；发现心衰中，phb2表达水平显著降低，提示phb2（prohibitin2）是线粒体钙稳态基因集中的关键基因。同时既往文献及课题组数据提示phb2定位在线粒体内膜（imm,innermitochondrialmembrane）且参与imm的重塑，而线粒体嵴是imm重塑的结果。线粒体嵴结构主要包括嵴基部、嵴连接处、嵴片层和嵴尖。phb2与phb1（prohibitin1）聚合成phb1/2（prohibitin1/2）发挥生理作用；当心衰中phb2表达水平降低时，phb1/2发生解聚。我们使用人心衰样本发现phb1/2解聚，以及线粒体嵴结构异常。因此我们推测：心衰中，phb1/2解聚可能促进线粒体钙稳态失衡，并可能与线粒体嵴结构异常有关。

3、线粒体钙稳态主要依靠钙转运蛋白调节。在哺乳动物细胞中，线粒体钙离子的摄取主要由线粒体钙单向转运蛋白（mcu，mitochondrial calcium uniporter）聚合体介导，mcu聚合体是由4种不同的亚基蛋白组成，包括mcu、emre和micu1/micu2（micu1/2）；钙离子的排出主要由ncx（sodium-calcium exchangers）介导，在摄取钠离子的同时排出钙离子。新近研究发现，mcu聚合体依赖的线粒体钙稳态是维持心脏生理功能的重要因素；mcu聚合体参与心衰病理进程。但目前，mcu聚合体受哪些上游蛋白调控不得而知。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了phb2及其过表达试剂作为心肌细胞线粒体钙单向转运蛋白聚合体调控剂的应用。本发明首次发现mcu聚合体的形成和活性显著地受到phb2的调控影响，因此phb2以及phb2过表达试剂可作为心肌细胞线粒体钙单向转运蛋白聚合体调控剂，用于恢复心肌细胞的正常功能。本发明可为心力衰竭的预防和治疗提供新的方向和策略。

2、本发明的具体技术方案为：

3、第一方面，本发明提供了phb2在制备心肌细胞线粒体钙单向转运蛋白（mcu）聚合体调控剂中的应用。

4、phb2可介导促进心肌细胞线粒体嵴结构的形成，mcu聚合体可参与调节线粒体钙稳态。但如背景技术部分所述，目前，mcu聚合体受哪些上游蛋白调控不得而知。在此基础上，本发明通过研究首次发现mcu聚合体的形成和活性显著地受到phb2的调控影响，因此phb2还可进一步介导促进线粒体钙单向转运蛋白聚合体的形成并活化，最终起到维持心肌细胞线粒体钙稳态及其相关代谢的作用。

5、第二方面，本发明提供了phb2过表达试剂在制备心肌细胞线粒体钙单向转运蛋白聚合体调控剂中的应用。

6、由于phb2过表达试剂可促进phb2基因的过表达，因此其同样能够介导促进线粒体嵴结构的形成，进而介导促进线粒体钙单向转运蛋白聚合体的形成并活化。

7、作为优选，所述phb2过表达试剂为phb2过表达慢病毒。

8、作为优选，所述调控剂包括phb2和/或phb2过表达试剂，以及药学上可接受的载体、赋形剂或溶剂。

9、进一步优选，所述调控剂为口服制剂或注射制剂。

10、再进一步优选，所述口服制剂的剂型为胶囊、片剂、溶液剂或散剂；所述注射制剂为囊泡、注射针剂或粉剂。

11、第三方面，本发明提供了一种体外介导促进心肌细胞线粒体钙单向转运蛋白聚合体形成并活化的方法，向体外心肌细胞施加phb2和/或phb2过表达试剂以增加心肌细胞中phb2含量，进而介导促进心肌细胞线粒体钙单向转运蛋白聚合体的形成并活化。

12、与现有技术对比，本发明的有益效果是：

13、（1）本发明首次发现mcu聚合体的形成和活性显著地受到phb2的调控影响，因此phb2以及phb2过表达试剂可作为心肌细胞线粒体钙单向转运蛋白聚合体调控剂，用于恢复心肌细胞的正常功能。

14、（2）基于本发明的新发现，有利于寻找新的心力衰竭药物或干预手段，以增加mcu聚合体的功能或稳定其组装状态，从而改善线粒体钙稳态，可为心力衰竭的预防和治疗提供新的方向和策略。

技术特征：

1.phb2在制备心肌细胞线粒体钙单向转运蛋白聚合体调控剂中的应用。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述phb2介导促进线粒体嵴结构的形成，进而介导促进线粒体钙单向转运蛋白聚合体的形成并活化。

3.phb2过表达试剂在制备心肌细胞线粒体钙单向转运蛋白聚合体调控剂中的应用。

4.如权利要求3所述的应用，其特征在于：所述phb2过表达试剂促进phb2基因的过表达，进而介导促进线粒体嵴结构的形成，最终介导促进线粒体钙单向转运蛋白聚合体的形成并活化。

5.如权利要求3或4所述的应用，其特征在于：所述phb2过表达试剂为phb2过表达慢病毒。

6.如权利要求1-5之一所述的应用，其特征在于，所述调控剂包括phb2和/或phb2过表达试剂，以及药学上可接受的载体、赋形剂或溶剂。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于：所述调控剂为口服制剂或注射制剂。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于：所述口服制剂的剂型为胶囊、片剂、溶液剂或散剂。

9.如权利要求7所述的应用，其特征在于：所述注射制剂为囊泡、注射针剂或粉剂。

10.一种体外介导促进心肌细胞线粒体钙单向转运蛋白聚合体形成并活化的方法，其特征在于：向体外心肌细胞施加phb2和/或phb2过表达试剂以增加心肌细胞中phb2含量，进而介导促进心肌细胞线粒体钙单向转运蛋白聚合体的形成并活化。

技术总结
本发明涉及生物医药领域，公开了PHB2及其过表达试剂作为心肌细胞线粒体钙单向转运蛋白聚合体调控剂的应用。本发明首次发现MCU聚合体的形成和活性显著地受到PHB2的调控影响，因此PHB2以及PHB2过表达试剂可作为心肌细胞线粒体钙单向转运蛋白聚合体调控剂，用于恢复心肌细胞的正常功能。本发明可为心力衰竭的预防和治疗提供新的方向和策略。

技术研发人员：南金良,叶健,沈建
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29