激活素A促进人颗粒细胞中透明质酸的产生并上调多功能蛋白聚糖的表达

Activin A promotes hyaluronan production and upregulates versican expression in human granulosa cells†

作者信息Shen Tian, Han Zhang, Hsun-Ming Chang, Christian Klausen, He-Feng Huang, Min Jin, Peter C K Leung
PMID35403677
发布时间2022-08-09
DOI10.1093/biolre/ioac070

实验完整度

中

体外细胞实验,包括原代和永生化细胞,功能验证(ELISA)和机制验证(siRNA、ChIP),但缺乏体内或患者样本验证。

主要模型

SVOG永生化人颗粒黄体细胞系 原代人颗粒黄体细胞

重点核对

激活素A处理浓度:25 ng/mL(SVOG)或50 ng/mL(原代细胞) SB431542(ALK4/5/7抑制剂)预处理浓度10 μM,处理30 min siRNA转染浓度50 nM,转染48 h 检测时间点:mRNA水平3-24 h,蛋白水平6-24 h,透明质酸积累12 h

摘要

透明质酸是扩张的卵丘基质的结构成分,透明质酸合酶2是人类合成透明质酸的主要酶。多功能蛋白聚糖将富含透明质酸的基质与卵丘细胞交联,对成功排卵至关重要。激活素A是卵巢功能的关键卵泡内调节因子。尽管已证明激活素A在小鼠中促进卵丘基质扩张,但激活素A在人类卵巢卵丘扩张调节中的功能作用仍有待阐明。使用原代和永生化人颗粒黄体细胞作为研究模型,我们首次提供数据表明,激活素A通过上调这些细胞中透明质酸合酶2的表达来增加透明质酸的产生。此外,激活素A还促进了透明质酸结合蛋白多功能蛋白聚糖的表达。此外,使用抑制剂和小干扰RNA介导的抑制方法,我们发现激活素A的这些刺激作用很可能通过I型受体激活素受体样激酶(ALK4)介导的Sma-和Mad相关蛋白(SMAD2)/SMAD3-SMAD4信号通路介导。值得注意的是,染色质免疫沉淀分析表明,SMAD4可以结合人透明质酸合酶2和多功能蛋白聚糖基因启动子。这项体外研究的结果表明,局部产生的激活素A在调节人颗粒黄体细胞中透明质酸的产生和稳定方面发挥功能作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
激活素A在人类卵巢中是否调节卵丘扩张相关因子HAS2和多功能蛋白聚糖的表达及其分子机制
核心机制
激活素A通过ALK4受体激活SMAD2/SMAD3-SMAD4信号通路,SMAD4直接结合HAS2和VERSICAN启动子,从而上调其表达
主要证据
原代和SVOG细胞中经RT-qPCR、Western blot、ELISA验证,激活素A增加HAS2和多功能蛋白聚糖表达及透明质酸产生;siRNA敲低ALK4、SMAD2/3/4消除效应;ChIP显示SMAD4结合启动子
研究意义
揭示激活素A在人类卵丘扩张中的潜在作用,为理解排卵机制提供了新见解

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

激活素A对HAS2和多功能蛋白聚糖表达的时间效应

确定激活素A是否调节人颗粒细胞中HAS2和多功能蛋白聚糖的表达

SVOG细胞用25 ng/mL激活素A处理不同时间(3、6、12、24 h),检测mRNA和蛋白水平

2

I型受体抑制剂对激活素A效应的影响

验证TGF-β I型受体是否参与激活素A的调控

SVOG和原代细胞用SB431542预处理30 min,再与激活素A共处理12 h,检测HAS2和多功能蛋白聚糖表达及透明质酸积累

3

SMAD2/3/4敲低对激活素A效应的影响

验证SMAD2/3/4信号通路是否介导激活素A的作用

转染siRNA敲低SMAD2、SMAD3或SMAD4后,检测激活素A诱导的HAS2和多功能蛋白聚糖表达变化

4

ALK4、ALK5、ALK7敲低对激活素A效应的影响

确定激活素A作用所需的具体I型受体亚型

原代细胞转染siRNA分别敲低ALK4、ALK5、ALK7,检测激活素A对HAS2和多功能蛋白聚糖表达的影响

5

SMAD4与HAS2和VERSICAN启动子的结合分析

验证SMAD4是否能结合人HAS2和VERSICAN启动子

原代细胞用激活素A处理6 h后进行ChIP实验,用抗SMAD4抗体沉淀,qPCR检测启动子区域

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证基因表达变化
验证蛋白-DNA相互作用
验证蛋白水平变化
基因敲低

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM/F12培养基Sigma-Aldrich Corp.--
胎牛血清HyClone--
激活素AR&D--
青霉素Life Technologies, Inc/BRL--
硫酸链霉素Life Technologies, Inc/BRL--
抗α-微管蛋白抗体Santa Cruz Biotechnologysc-8035
抗HAS2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-34068
抗多功能蛋白聚糖抗体Abcamab19345
抗SMAD4抗体Cell Signaling Technology9515
抗磷酸化SMAD2抗体Cell Signaling Technology138D4
抗SMAD2抗体Cell Signaling TechnologyL16D3
抗磷酸化SMAD3抗体Cell Signaling TechnologyC25A9
抗SMAD3抗体Cell Signaling TechnologyC67H9
辣根过氧化物酶标记的山羊抗小鼠IgGBio-Rad Laboratories1706520
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgGBio-Rad Laboratories1706515
SB431542Sigma-Aldrich Corp.301836-41-9
TRIzol试剂Invitrogen, Life Technologies--
M-MLV逆转录酶Promega--
TaqMan基因表达预混液Applied Biosystems--
裂解缓冲液Cell Signaling Technology--
DC蛋白定量试剂盒Bio-Rad Laboratories--
SuperSignal West Femto化学发光底物Pierce--
CL-XPosure胶片Thermo Fisher--
ON-TARGETplus SMARTpool siRNADharmacon--
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen, Life Technologies--
透明质酸Quantikine ELISA试剂盒R&D SystemsDHYAL0
ChIP-IT Express酶法磁性染色质免疫沉淀试剂盒Active Motif53009
酶法剪切试剂盒Active Motif53035
抗SMAD4抗体Cell Signaling Technology46535
对照IgG抗体Cell Signaling Technology3900

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞模型
SVOG细胞系和原代人颗粒黄体细胞的来源、培养条件和传代
阅读提示:Materials and methods - Cell culture
激活素A处理
激活素A的浓度(SVOG 25 ng/mL,原代50 ng/mL)和处理时间(12 h)
阅读提示:Results - Figure legends
抑制剂处理
SB431542浓度(10 μM)和预处理时间(30 min)
阅读提示:Results - Figure legends, Materials and methods - Antibodies and reagents
siRNA敲低
siRNA浓度(50 nM)、转染时间(48 h)及目标基因
阅读提示:Materials and methods - Small interfering RNA transfection
ChIP
SMAD4抗体、引物序列和激活素A处理时间(6 h)
阅读提示:Materials and methods - Chromatin immunoprecipitation assay