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青岛大学附属医院王昆教授团队长期致力于心血管疾病的分子机理研究，近期其团队发表了名为“CHAtRF Modulates Cardiac Hypertrophy via SRSF5-Dependent Regulation of Psmg4 Alternative Splicing”的研究性论文。该研究发现，心肌肥厚相关tRF（CHAtRF）在心肌肥厚小鼠模型及心肌肥厚患者的心肌组织中水平升高。CHAtRF直接与SRSF5结合，阻断SRSF5与Psmg4前体mRNA的结合，从而促进Psmg4前体mRNA的第2号外显子跳跃类型可变剪接，进而降低全长Psmg4水平，导致病理性心肌肥厚进展。本研究提示CHAtRF–SRSF5–Psmg4轴作为心肌肥厚的关键调控通路，为治疗病理性心脏重构和心力衰竭提供了有前景的策略。
该研究成果于2026年3月发表在学术期刊Research (IF: 10.7)上上（数谱生物提供了Arraystar smallRNA芯片技术服务）。
研究背景
心力衰竭（HF）是导致全球高发病率和死亡率的主要疾病，而心肌肥厚是其关键病理过程。持续的病理性心肌肥厚最终可致心律失常、心衰甚至死亡，但其具体分子机制尚待阐明。tRNA来源的小RNA（tsRNAs）是一类新型非编码RNA，在心血管疾病中发挥重要作用，但其在心肌肥厚中的功能及机制仍不清楚。此外，丝氨酸/精氨酸丰富剪接因子（SRSFs）通过调控前体mRNA的可变剪接，参与心脏发育及疾病进程，其中SRSF5对维持正常心脏功能至关重要，但它在病理性心肌肥厚中的作用尚未被揭示。蛋白酶体组装伴侣蛋白PSMG4可影响蛋白降解，但其在心血管疾病中的功能及可变剪接调控机制至今未见报道。
因此，深入探索tsRNAs、SRSF5及PSMG4在心肌肥厚中的调控网络，对于揭示病理性心肌肥厚的发病机理、发现新的生物标志物及治疗靶点具有重要意义。
研究思路
1. SmallRNA芯片筛选及qPCR验证确定CHAtRF 在心肌肥厚中表达上调
为评估 tsRNAs 在心肌肥厚中的作用，研究者在主动脉缩窄（TAC）手术诱导的肥厚小鼠模型（图1A、1B）及 AngII 处理的肥厚小鼠心肌细胞中，利用Arraystar smallRNA芯片和RT-qPCR进行了筛选和验证。其中，表达上调最显著的 tsRNA 为 tRF3a-ArgTCG-3（CHAtRF）。且CHAtRF在肥厚型心肌病（HCM）患者心脏中也表达上调（图1C），可能参与心肌肥厚和心力衰竭。
2. 功能实验：CHAtRF 缺失可减轻病理性心肌肥厚及 AngII 诱导的心肌细胞肥厚
为评估 CHAtRF 在体内病理性心肌肥厚中的功能相关性，研究者利用拮抗剂（antagomir）处理小鼠，随后持续输注 AngII（图2A）。与阴性对照相比，CHAtRF 缺失小鼠在 AngII 输注后心脏体积以及心肌细胞横截面积减小（图2B），肥厚相关基因的表达降低。此外，CHAtRF 缺失小鼠中 AngII 介导的心脏纤维化增加被显著减轻，心功能改善。
接下来，文章研究了 CHAtRF 对 AngII 诱导的心肌细胞肥厚的影响。敲低 CHAtRF 显著减弱了 AngII 诱导的 CHAtRF 表达升高和心肌细胞肥厚（图2C），抑制肥厚标志基因BNP和β-MHC的表达（图2D）。此外，过表达 CHAtRF诱导了肥厚反应和肥厚标志基因表达水平升高。这些结果表明 CHAtRF 敲低可减轻 AngII 诱导的心肌细胞肥厚。
3. 机制实验：CHAtRF 结合SRSF5 调控 Psmg4 mRNA 可变剪接
为解析 CHAtRF 调控心肌肥厚的潜在分子机制，研究者利用 CHAtRF RNA pull down-MS实验，鉴定心肌细胞中受 CHAtRF 调控的潜在下游靶标。在富集的蛋白质中，选择在心脏发育中发挥关键作用的剪接因子SRSF5进行进一步分析（图3A）。RNA pull down-WB及RIP-qPCR观察到 CHAtRF结合SRSF5蛋白（图3B），这表明 CHAtRF 与 SRSF5 在体内存在相互作用。
鉴于 SRSF5 主要参与 pre-mRNA 可变剪接，研究者推测 CHAtRF 可能参与其靶基因的 RNA 可变剪接调控。为验证这一点，研究者在敲低 CHAtRF 的心肌细胞中进行了SRSF5 RIP-seq以及RNA-seq。通过比较 RIP-seq、RNA-seq和 AS 事件，发现29个基因同时具有差异 AS 和差异表达（图3C）。其中，与NC组相比，CHAtRF 缺失的心肌细胞中与 SRSF5 蛋白结合的Psmg4水平显著升高（图3D）。
通过 RT-PCR 检测Psmg4 的可变剪接。结果显示，CHAtRF降低了Psmg4 长转录本变异体（Psmg4-L）的剪接纳入百分比（PSI）（图3E），并增加了 Psmg4 第2号外显子的跳跃产生的Psmg4 短转录本变异体（Psmg4-S）。
4. 机制研究：Angll-CHAtRF-SRSF5-Psmg4轴影响病理性心肌肥大
血管紧张素II诱导的心肌细胞肥大体外和体内模型显示，与过表达Psmg4-S短异构体相比，Psmg4-L显著抑制血管紧张素II诱导的心肌肥大（图4A）。在血管紧张素II或横向主动脉缩窄诱导的肥厚型心肌细胞中，敲低 CHAtRF 抑制了 Psmg4 跳跃外显子2的可变剪接，导致肥大反应减弱以及心脏功能改善；敲低 Psmg4 则减弱了 CHAtRF 沉默对心肌肥大的抑制效应（图4B）。在Srsf5-cKO小鼠心脏中，沉默CHAtRF对AngII诱导肥厚的抑制作用被显著逆转，Psmg4跳跃外显子2的可变剪切减少（图4CD）。上述结果表明，Angll-CHAtRF-SRSF5-Psmg4轴影响心肌肥大，CHAtRF 可能是治疗病理性心脏肥大和潜在心力衰竭的一个治疗靶点。
5. 临床应用：CHAtRF 的biomarker潜力
研究者收集了来自健康个体以及心肌肥厚、心衰个体的血清样本，以检测 CHAtRF 水平的变化，发现心肌肥厚、心衰个体血清中 CHAtRF 的含量显著高于健康个体，表明 CHAtRF 可能作为诊断心脏肥大和心力衰竭的潜在生物标志物。
技术路线
结果展示
1.Arraystar smallRNA芯片筛选及qPCR验证确定CHAtRF 在心肌肥厚中表达上调。
图1. （A）散点图显示Arraystar smallRNA芯片中差异表达的tsRNA。（B）从芯片结果筛选出心肌肥厚小鼠表达上调的tsRNA进行qPCR验证。（D）qPCR验证在肥厚型心肌病（HCM）患者心肌组织中 CHAtRF 水平上调。
2.功能实验证明CHAtRF 缺失可减轻心肌肥厚。
图2. A. 小鼠注射CHAtRF拮抗剂anta或NC后注入AngII构建心肌肥大模型，qPCR验证CHAtRF水平。B.小鼠心肌肥大模型结果显示， CHAtRF 缺失小鼠在 AngII 输注后心脏体积以及心肌细胞横截面积减小。CD. 敲低 CHAtRF 显著减弱了 AngII 诱导的心肌细胞肥厚，抑制肥厚标志基因BNP和β-MHC的表达。
3.机制实验证明CHAtRF 结合SRSF5 调控 Psmg4 mRNA 可变剪接。
图 3. A. RNA pull down-MS鉴定CHAtRF结合SRSF5蛋白。B.RIP-qPCR证明SRSF5蛋白结合CHAtRF。C. 维恩图显示了在转染 CHAtRF 拮抗剂或 NC 的心肌细胞中，RIP-seq基因、RNA-seq 基因和可变剪接基因的重叠情况。D. IGV 可视化展示 RIP-seq和 RNA-seq 数据中，抑制CHAtRF导致SRSF5 直接结合的 Psmg4 在exon2处增加。E. 在 NC 和过表达 CHAtRF 的心肌细胞中，qPCR验证 Psmg4 exon2跳跃的可变剪接事件增加。
图4. A. In vivo实验证明Psmg4-L显著抑制AngII诱导的心肌肥大。B. 抑制CHAtRF可阻断Angll诱导的心肌肥大，敲除Psmg4则可促进心肌肥大。CD. SRSF5敲除可促进心肌肥大，并促进Psmg4跳跃外显子2可变剪切。
5.CHAtRF 在肥大信号传导中的功能示意图。
图5. CHAtRF 通过靶向 SRSF5/Psmg4 通路参与心脏肥大的调控。CHAtRF 的过表达会阻止 SRSF5 与 Psmg4 前体 mRNA 的结合，导致 Psmg4 发生可变剪接（外显子2跳跃），并引起 Psmg4 全长或短型异构体表达的转变，从而进而促进心肌肥大。
研究意义
该研究首次揭示了tsRNA分子CHAtRF通过调控SRSF5/Psmg4可变剪接轴驱动病理性心脏肥大的关键调控作用。研究发现，CHAtRF通过结合剪接因子SRSF5，阻断其与Psmg4前体mRNA的结合，导致Psmg4发生外显子2跳跃和短型异构体的表达转变，进而影响蛋白酶体功能、诱导细胞应激，最终促进心脏肥大和心力衰竭的发生发展。CHAtRF通过控制Psmg4的可变剪接来关键性地调节心脏肥大。这些发现揭示了心脏肥大和心力衰竭（HF）发展的一个新致病机制，增进了我们对心脏重构中剪接调控的理解，并为病理性心脏肥大和心力衰竭的治疗揭示了潜在的治疗靶点。该研究还证实CHAtRF在肥厚型心肌病和心力衰竭患者血清中显著上调，提示其作为诊断生物标志物和潜在治疗靶点的临床价值。
文章链接：
https://spj.science.org/doi/10.34133/research.1202
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