斑马鱼lmod2a基因缺失通过破坏F-actin稳态和SRF信号通路导致心脏功能障碍的机制研究

【编辑推荐】本研究针对人类扩张型心肌病(DCM)致病基因LMOD2的机制空白，利用CRISPR/Cas9构建斑马鱼lmod2a-/- 模型，发现突变体心脏收缩异常伴随F-actin减少和血清反应因子(SRF)通路失调，为actin相关心脏病治疗提供新靶点。

　　

心脏疾病是全球健康的主要威胁之一，其中扩张型心肌病(DCM)以心室扩张和收缩功能障碍为特征，其分子机制尚未完全阐明。近年来，Leiomodin 2(LMOD2)被确定为DCM的关键致病基因，该蛋白在调节心肌细胞肌动蛋白细丝组装中起关键作用。然而，LMOD2如何精确调控心脏发育及其缺陷导致病理变化的机制仍不清楚。斑马鱼因其心脏结构与人类高度保守、胚胎透明便于观察等优势，成为研究心脏发育疾病的理想模型。

上海海洋大学的研究团队通过CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了lmod2a^-/-
斑马鱼突变体，结合高速成像、钙光学标测、免疫荧光和定量PCR等技术，系统揭示了lmod2a缺失导致心脏功能障碍的分子机制。研究发现突变体出现心律不齐、心输出量降低、收缩力减弱等表型，伴随F-actin显著减少和SRF信号通路下游基因表达下调。这些发现发表于《Developmental Biology》，为理解LMOD2相关心肌病的发病机制提供了重要线索。

关键技术方法包括：1) CRISPR/Cas9靶向敲除斑马鱼lmod2a基因；2) 高速视频成像分析心脏功能；3) 钙光学标测检测钙瞬变；4) 免疫荧光定量F-actin水平；5) QPCR检测SRF通路基因表达。实验使用AB品系斑马鱼，所有操作均符合上海海洋大学动物伦理委员会规范。

【Generation and Identification of CRISPR/Cas9-Mediated lmod2a Homozygous Mutants in Zebrafish】
研究人员设计靶向lmod2a外显子2的sgRNA，通过显微注射CRISPR/Cas9核糖核蛋白复合物获得突变体。基因型鉴定显示成功构建了移码突变导致的lmod2a功能缺失模型。

【Discussion】
表型分析显示lmod2a^-/-
胚胎运动能力受损，心脏节律紊乱。机制研究表明突变体心肌细胞F-actin含量显著降低，actin标记基因acta1b表达下调。更深入的分析发现血清反应因子(SRF)信号通路关键靶基因表达异常，提示lmod2a通过调节actin动态平衡和SRF依赖性基因调控网络维持心脏功能。

结论部分强调，该研究首次在斑马鱼中建立了LMOD2缺陷导致心脏功能障碍的完整机制模型，证明lmod2a通过双重调控F-actin稳态和SRF信号通路维持正常心脏收缩功能。这些发现不仅深化了对DCM发病机制的理解，也为开发靶向actin组装的心肌病治疗策略提供了理论依据。研究建立的斑马鱼模型将成为未来筛选治疗药物的有力工具。

作者Haiwang Jia、Yao Zu和Xuebin Ye等特别感谢北京大学分子医学研究所熊敬维教授提供的质粒支持。研究获得国家自然科学基金等项目资助。所有数据可向通讯作者索取，作者声明无利益冲突。