项目文章 | CircRNF111-miR-143-3p-IGF2R 轴调控胰岛素抵抗和脂质沉积

浙江大学邵逸夫医院李红课题组关于circRNA调控Mets（代谢综合征）的最新研究成果于2021年8月17日在Front Cell Dev Biol在线发表“CircRNF111 Protects Against Insulin Resistance and Lipid Deposition via Regulating miR-143-3p/IGF2R Axis in Metabolic Syndrome.”，IF=6.684。其中CircRNA高通量测序部分和生信分析工作等均在上海元莘生物医药科技有限公司的协作下完成。

研究背景

MetS是一组诱发因素，包含低高密度脂蛋白含量、高血糖、高血压、肥胖以及高甘油三酯含量。MetS患者的心血管疾病的患病率风险会大大增加，胰岛素抵抗和肥胖引起的血脂异常被认为是大多数 MetS 病例的主要原因；有必要设计改进的方法来避免胰岛素抵抗，从而提高MetS的预后。在针对MetS患者的研究中发现，MetS患者个体的血清中miR-143-3p具有更高的表达量，对miR-143-3p进行过表达处理，可以促进脂肪组织中的胰岛素丁康和脂质沉积—这种效应是由 miR-143-3p 对 IGF2R（胰岛素样生长因子 2 受体）的 3'UTR 的基因沉默影响介导的，从而影响经典的胰岛素诱导的细胞内 IRS1-PI3K-Akt 信号通路。

CircRNAs 作为转录和翻译的调节剂，包括 miRNA 结合、蛋白质结合、基因表达调节和作为翻译模板的作用；环状RNA在MetS中的功能及其核心步骤——胰岛素抵抗仍不清楚。因此，在此，我们旨在探索胰岛素抵抗进展中的功能性 circRNA。在 MetS 中发现并表征了一个 circRNA（hsa_circ_0001982，源自 RNF111 基因的外显子 2，此后称为 circRNF111）。我们随后通过海绵化 miR-143-3p 验证了其在肥胖诱导的胰岛素抵抗和脂质沉积中的生物调节功能，miR-143-3p 下调 IGF2R 表达。

材料方法

该研究以获取的MetS患者和健康志愿者的血清以及尿液等样品，进行circRNA高通量测序以及miRNA微阵列测序，通过差异分析和数据库筛选核心的circRNA（circRNF111）和miRNA（miR-143-3p），通过RNA fish和定量检测以及免疫荧光检测等手段鉴定上述RNA的基本特征，并借助体外（hADSCs前脂肪细胞）和体内实验（小鼠），通过构建sh沉默载体，以及沉默miRNA，评估circRNA（circRNF111）和miRNA（miR-143-3p）对胰岛素抵抗和脂质沉积的调控路径鉴定。

研究结果

1. circRNA-seq结果分析-鉴定到细胞质中的circRNF111

人类MetS患者血清和正常非MetS血清样品，circRNA-seq，结果鉴定出30个差异circRNA（上述测序和生信分析在上海元莘生物进行，欢迎各位老师进行项目合作，诚挚为您服务）。

并在随后的样品鉴定中及常规筛选中筛选出hsa_circ_0001982（由 RNF111 基因的外显子 2 的环化产生的，此后称为 circRNF111），RNA fish结果显示circRNF111主要存在于细胞质中。

2. CircRNF111在体外调节胰岛素敏感性和脂质沉积

评估MetS患者和正常志愿者的CircRNF111含量与血脂、与胰岛素抵抗之间的关联，进行circRNF111 含量与代谢风险的 Pearson 相关性评估，结果显示，血液和尿液中 circRNF111 的含量与 HOMA-IR（胰岛素抵抗的稳态模型评估）和甘油三酯的含量呈负相关。

进行circRNF111的表达沉默后，脂肪细胞对葡萄糖的吸收降低，同时显著降低了磷酸化Akt表达，即结果显示，circRNF111 的沉默会损害胰岛素敏感性并加速脂质积累。

3.CircRNF111 作为“海绵”吸附 miR-143-3p

借助微阵列进行miRNA测序，可以在MetS患者和健康志愿者间检测筛选到27个差异miRNA，借助数据库（miRanda、circBank 和 TargetScan）筛选到7个miRNA，通过circRIP评估miRNA和circRNF111的沉淀情况，实验结果显示：miR-143-3p可以被circRNF111吸附，进而影响其参与的重要的生化调节过程（胰岛素敏感性和脂质沉积）。

4. CircRNF111 通过 IGF2R 防止胰岛素抵抗和脂质沉积

使用 antagomir-143-3p 下调 miR-143-3p 会提高 IGF2R 的蛋白质水平，而 circRNF111也可以起到同样的作用。

circRNF111 的敲低主要通过将 IGF2R 靶向作为 miR-143-3p 海绵来损害胰岛素敏感性并加速分化的 hADSC 的脂质积累

5.CircRNF111 通过吸附 miR-143-3p 以防止体内胰岛素抵抗和脂质沉积

使用腺病毒构建沉默载体，沉默CircRNF111，结果显示导入沉默载体的小鼠，miR-143-3p表达量显著提高，使得肝脏和骨骼肌组织中的异位脂质积累；与 sh 对照组或 sh-circRNF111 + miR-143-3p 海绵组相比，接种 sh-circRNF111 腺病毒的 HFD 喂养的肥胖小鼠的葡萄糖耐量和胰岛素敏感性显着降低，敲除 miR-143-3p 也逆转了 circRNF111 抑制诱导的 HDL-c 水平降低，circRNF111 的敲低会通过海绵化 miR-143-3p 损害胰岛素敏感性并加速肥胖诱导的代谢综合征的异位脂质沉。

结果讨论

采用沉默表达的方式验证circRNF111 在保护促进胰岛素敏感性和延缓脂质沉积方面的作用，同时也说明 circRNF111 在 MetS 中的细胞机制可能会发现一种治疗 MetS 的新策略。同时，circRNF111 抑制对 RNF111（基因表达蛋白，泛素连接酶） 表达没有影响，说明 circRNF111 在 MetS 进展中的独立作用。circRNF111通过吸附miR-143-3p来抑制miR-143-3p介导的胰岛素通路基因-IGF2R的抑制，从而促进人脂肪源性干细胞的糖脂代谢。在早期的微阵列结果中发，显示MetS患者组的miR-143-3p显著高表达，我们已经确定并补充了 circRNF111-miR-143-3p-IGF2R 轴作为缓解胰岛素抵抗和 MetS 脂质沉积的有希望的治疗靶点。