グルタミル - プロリル-TRNAシンテターゼは、心臓線維症中にプロリンが豊富なプロフィブロティックタンパク質合成を調節します

理論的根拠：プロビブリック遺伝子のタンパク質合成の増加は、心臓線維症と心不全の一般的な特徴です。この観察結果にもかかわらず、心臓線維症中のプロビブリック遺伝子の翻訳制御のための重要な要因と分子メカニズムは不明のままです。 目的：心臓線維症の翻訳制御における二機能性ARS（アミノアシル-TRNAシンテターゼ）、EPRS（グルタミル - プロリル-TRNAシンテターゼ）の役割を調査する。 方法と結果：ヒトおよびマウスの心不全の複数の公的に利用可能なデータセットの再分析の結果は、EPRがさまざまな心臓病原性プロセスでARSS間の統合ノードとして機能することを実証しました。EPRSは、人間とマウスの心臓サンプルのコホートを使用して、非感染ハートと比較して、故障した心臓のmRNAおよびタンパク質レベル（約1.5-2.5倍の増加）で誘導されたことを確認しました。CRISPR-CAS9テクノロジーを使用した、またはPostn-CRE依存的に（EPRSFLOX/+; POSTNMCM/+）を使用したGRYPRSのEPRの1つの対立遺伝子（EPRS +/-）の遺伝的ノックアウトは、イソプロテレノール - の心線維症（約50％減少）を強く減少させます。横方向大動脈狭窄、および心筋梗塞（MI）誘発性心不全マウスモデル。PRS（Prolyl-TRNAシンテターゼ）特異的阻害剤であるハロフジノンを使用したEPRSの阻害は、心臓線維芽細胞におけるプロリンリッチコラーゲンの翻訳効率（TE）とTGF-β（形質転換成長因子-β）による筋強化脂肪芽球の翻訳効率（TE）を有意に低下させます。EPRSの過剰発現は、TGF-β刺激下の原発性心臓線維芽細胞におけるコラーゲンタンパク質の発現を増加させます。ハロ球体治療された線維芽細胞におけるトランスクリプトーム全体のRNA-seqおよびポリソームプロファイリング-Seqを使用して、LTBP2（潜在TGF-β結合タンパク質2）やSulf1（Sulfatase 1）などのコラーゲンに加えて、複数の新規プロリッチ遺伝子を特定しました。、EPRによって翻訳的に規制されています。Sulf1は、ヒトおよびマウスの筋線維芽細胞で非常に濃縮されています。一次心臓線維芽細胞培養システムでは、Sulf1のsiRNAを介したノックダウンは、心筋線維芽細胞の活性化とコラーゲン沈着を減衰させます。Sulf1の過剰発現は、TGF-β誘発性筋線維芽細胞の活性化を促進し、ハロフジノン治療の抗線維性効果に部分的に拮抗します。 結論：我々の結果は、EPRSが心臓線維芽細胞におけるプロリンコドン豊富なプロビブロス遺伝子の翻訳活性化を優先的に制御し、病理学的心臓リモデリングを増強することを示しています。グラフィカルアブストラクト：この記事では、グラフィカルアブストラクトが利用できます。

RATIONALE: Increased protein synthesis of profibrotic genes is a common feature in cardiac fibrosis and heart failure. Despite this observation, critical factors and molecular mechanisms for translational control of profibrotic genes during cardiac fibrosis remain unclear. OBJECTIVE: To investigate the role of a bifunctional ARS (aminoacyl-tRNA synthetase), EPRS (glutamyl-prolyl-tRNA synthetase) in translational control of cardiac fibrosis. METHODS AND RESULTS: Results from reanalyses of multiple publicly available data sets of human and mouse heart failure, demonstrated that EPRS acted as an integrated node among the ARSs in various cardiac pathogenic processes. We confirmed that EPRS was induced at mRNA and protein levels (≈1.5-2.5-fold increase) in failing hearts compared with nonfailing hearts using our cohort of human and mouse heart samples. Genetic knockout of one allele of Eprs globally (Eprs+/-) using CRISPR-Cas9 technology or in a Postn-Cre-dependent manner (Eprsflox/+; PostnMCM/+) strongly reduces cardiac fibrosis (≈50% reduction) in isoproterenol-, transverse aortic constriction-, and myocardial infarction (MI)-induced heart failure mouse models. Inhibition of EPRS using a PRS (prolyl-tRNA synthetase)-specific inhibitor, halofuginone, significantly decreases translation efficiency (TE) of proline-rich collagens in cardiac fibroblasts as well as TGF-β (transforming growth factor-β)-activated myofibroblasts. Overexpression of EPRS increases collagen protein expression in primary cardiac fibroblasts under TGF-β stimulation. Using transcriptome-wide RNA-Seq and polysome profiling-Seq in halofuginone-treated fibroblasts, we identified multiple novel Pro-rich genes in addition to collagens, such as Ltbp2 (latent TGF-β-binding protein 2) and Sulf1 (sulfatase 1), which are translationally regulated by EPRS. SULF1 is highly enriched in human and mouse myofibroblasts. In the primary cardiac fibroblast culture system, siRNA-mediated knockdown of SULF1 attenuates cardiac myofibroblast activation and collagen deposition. Overexpression of SULF1 promotes TGF-β-induced myofibroblast activation and partially antagonizes anti-fibrotic effects of halofuginone treatment. CONCLUSIONS: Our results indicate that EPRS preferentially controls translational activation of proline codon rich profibrotic genes in cardiac fibroblasts and augments pathological cardiac remodeling. Graphical Abstract: A graphical abstract is available for this article.