Epitranscriptomics and cardioprotective interventions

Abstract

1 Ischemic heart disease stands as the foremost global cause of mortality. Myocardial ischemia results in damage to cardiomyocytes which can further lead to impaired heart function. However, the extent of ischemic injury hinges not only on the intensity and duration of the ischemic stimulus but also on cardiac tolerance to ischemia. Therefore, it is extremely important to unravel the molecular basis of cardioprotective interventions such as adaptation to chronic hypoxia or fasting. We focused on the novel epitranscriptomic mechanisms around RNA modifications - N6 -methyladenosine (m6 A) and N6 ,2'-O-dimethyladenosine (m6 Am). Our findings revealed that while most epitranscriptomic modifiers displayed differential regulation in the heart following hypoxic adaptation and fasting, demethylases (ALKBH5 and FTO) were consistently upregulated after these cardioprotective interventions. Furthermore, we detected a discernible reduction in cardiac total RNA methylation levels after fasting. On the contrary, transcripts Nox4 and Hdac1, both of which play a role in the cytoprotective action of ketone bodies, exhibited increased methylation in hearts of fasting rats. Finally, inhibition of epitranscriptomic demethylases ALKBH5 and FTO decreased the hypoxic tolerance of adult rat primary cardiomyocytes isolated from...

1 Ischemická choroba srdeční je celosvětově nejčastější příčinou úmrtí. Ischemie myokardu vede k poškození kardiomyocytů, což může vést k poruše srdeční funkce. Rozsah ischemického poškození však závisí nejen na intenzitě a délce trvání ischemického podnětu, ale také na toleranci srdce vůči ischemii. Objasnění molekulárního pozadí kardioprotektivních intervencí, jako je adaptace na chronickou hypoxii nebo hladovění, tak nabývá zásadního významu. Proto jsme se zaměřili na nové epitranskriptomické regulace dvou rozšířených modifikací RNA - N6 -methyladenosinu (m6 A) a N6 ,2'- O-dimethyladenosinu (m6 Am). Zjistili jsme, že většina epitranskriptomických regulátorů v srdci reaguje na hypoxickou adaptaci a na hladovění odlišným způsobem, demetylázy (ALKBH5 a FTO) byly ale v obou případech zvýšeny. Po hladovění bylo navíc v srdci patrné znatelné snížení hladin celkové metylace RNA. Hladina metylace v transkriptech Nox4 a Hdac1, které se účastní cytoprotektivních drah spouštěných ketolátkami, ale byla naopak zvýšena. V neposlední řadě, inhibice epitranskriptomických demetyláz ALKBH5 a FTO vedla ke snížení hypoxické tolerance kardiomyocytů izolovaných z hladovějících potkanů. Celkově naše zjištění ukazují na regulaci epitranskriptomických modifikací m6 A a m6 Am při kardioprotektivních intervencích, jako je adaptace...