心臟剪接因子RBM24透過選擇性剪接調控人類胚胎幹細胞衍生心肌細胞的肌節組成

Abstract

肌節是構成肌收縮的基本單位。肌節蛋白的基因缺陷可能導致肌節無法組成，進而引發心臟相關疾病。藉由選擇性剪接調控，肌節蛋白可於不同的肌纖維生成時期表現不同的剪接體，正確的剪接體調控對於肌節結構的穩定性十分重要。心臟剪接因子RBM24是一個組織專一的選擇性剪接調控分子，已知其在心臟生成中扮演重要的角色。然而，目前尚未了解RBM24如何透過調控發育過程中階段性的選擇性剪接，進而影響肌節的組裝與心生成。為了瞭解RBM24如何階段性調控肌節組裝及心臟生成，我們以人類胚胎幹細胞作為模型，利用CRISPR/Cas9剔除RBM24蛋白。RBM24剔除的胚胎幹細胞衍生心肌細胞呈現了肌節的混亂及點狀的Z線，我發現這與肌纖維生成早期的肌凝蛋白替換缺陷有關。轉錄體分析顯示RBM24調控了超過4000個以上的基因。在這些基因之中，RBM24缺失造成核心的肌纖維生成蛋白（包含ACTN2、TTN、MYH10等）不正常的調控，導致肌纖維生成停滯在前肌纖維時期，並引起了肌節的混亂。有趣的是，我發現RBM24調控了Z線蛋白ACTN2第六外顯子（exon 6）的剪接，而這不含exon 6的ACTN2會在心肌分化早期表現，到成人時心臟則表現含有exon 6的ACTN2。在人類胚胎幹細胞衍生之心肌細胞中，不論是藉由CRISPR/Cas9去除ACTN2基因的exon 6，或是在RBM24剔除的細胞中過表現全長的ACTN2，都證明了ACTN2轉錄子的exon6包含與否對於肌節的組裝十分重要。整體而言，我發現RBM24在特定的心肌細胞分化時期促進了ACTN2exon6的內含，進而調控了肌節的組裝及穩定。我的研究顯示RBM24可以時間性調控核心肌纖維生成蛋白的基因表現，進而影響肌節組成，可被視為一個主要調控者。