TWIST相关蛋白1通过调控肌细胞增强因子2A的稳定性促进瘢痕疙瘩成纤维细胞中转化生长因子β受体1的表达

Twist-related protein 1 promotes transforming growth factor β receptor 1 in keloid fibroblasts via regulating the stability of myocyte enhancer factor 2A

作者信息Tianhao Li, Mingzi Zhang, Yunzhu Li, Yixin Sun, Jiuzuo Huang, Ang Zeng, Nanze Yu, Xiao Long
PMID39429644
发布时间2024-10-18
DOI10.1093/burnst/tkae024

实验完整度

包含患者组织样本、原代细胞体外实验、功能验证(增殖/侵袭/活化)、机制验证(Co-IP、质谱、泛素化、ChIP、双荧光素酶)等,但缺乏体内动物模型验证。

主要模型

患者瘢痕疙瘩组织及配对正常皮肤组织(10例) 原代瘢痕疙瘩来源成纤维细胞(KFBs) 原代正常皮肤来源成纤维细胞(NFBs)

重点核对

TWIST1在KFBs中的敲低(si-TWIST1-001)和过表达(慢病毒)处理; TGF-β1(5、10 ng/ml)诱导实验; MG132(10 μmol/l)处理; CHX(10 μg/ml)追踪实验; MEF2A敲低(si-MEF2A)及TWIST1过表达联合处理

摘要

背景:瘢痕疙瘩是一种纤维增生性疾病,由基因异常激活引起,其潜在机制仍不清楚。碱性螺旋-环-螺旋转录因子TWIST相关蛋白1(TWIST1)在组织发育和疾病过程中控制细胞增殖和分化。在本研究中,我们旨在阐明TWIST1在瘢痕疙瘩发病中的重要作用。方法:采用免疫组织化学、细胞计数试剂盒-8实验、Western blotting、PCR、Matrigel侵袭实验和免疫荧光实验来证明TWIST1在来自正常皮肤和瘢痕疙瘩的成纤维细胞中的作用和机制。采用质谱、泛素化实验、染色质免疫沉淀和双荧光素酶报告基因实验来探索TWIST1与下游分子的相互作用。结果:在本研究中,我们证实TWIST1在患者瘢痕疙瘩组织和瘢痕疙瘩来源的成纤维细胞(KFBs)中上调。在体外,抑制TWIST1可阻止KFB的增殖、侵袭和活化。我们还发现了TWIST1与转化生长因子β(TGF-β)信号相关分子TGF-β受体1(TβR1)、SMAD家族成员2(Smad2)和Smad3,以及纤维化标志物α-平滑肌肌动蛋白、I型胶原和III型胶原在KFB中的联系。机制上,我们发现了一种全新机制,TWIST1与肌细胞增强因子2A(MEF2A)相互作用并抑制其泛素化和降解。通过染色质免疫沉淀和双荧光素酶报告基因实验,TβR1被确定为MEF2A的新下游靶标,其直接结合TβR1启动子。TWIST1的过表达促进了MEF2A向TβR1启动子的募集,并恢复了TβR1的功能性表达。结论:我们的研究强调了TWIST1在瘢痕疙瘩及其相关成纤维细胞发展中的重要作用,部分通过升高的MEF2A依赖性TβR1表达介导。在KFB中阻断TWIST1的表达可能为瘢痕疙瘩的治疗开辟新的途径。

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
TWIST1在瘢痕疙瘩发病中的作用及其分子机制尚不清楚,本研究旨在阐明TWIST1在瘢痕疙瘩发病中的重要作用。
核心机制
TWIST1与MEF2A相互作用,抑制MEF2A的泛素化降解,从而增加MEF2A蛋白水平;MEF2A作为转录因子直接结合TβR1启动子促进其转录,进而激活TGF-β/Smad信号通路,促进KFB增殖、侵袭和活化。
主要证据
免疫组化、western blot、RT-PCR证实TWIST1在瘢痕疙瘩组织和KFBs中高表达;Co-IP和质谱证实TWIST1与MEF2A相互作用;CHX追踪和泛素化实验证实TWIST1抑制MEF2A泛素化降解;ChIP-qPCR和双荧光素酶报告基因实验证实MEF2A直接结合TβR1启动子;功能实验显示TWIST1敲低抑制KFB增殖、侵袭和活化,过表达则相反,且MEF2A敲低可逆转TWIST1过表达的表型。
研究意义
研究揭示了TWIST1在瘢痕疙瘩发病中的关键作用,为瘢痕疙瘩的治疗提供了潜在的新靶点,提示阻断TWIST1活性或可为瘢痕疙瘩及其他纤维增生性疾病提供新的治疗策略。

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

检测TWIST1在瘢痕疙瘩组织和细胞中的表达

明确TWIST1在瘢痕疙瘩发病中的表达水平变化。

通过免疫组化、RT-PCR和Western blot检测瘢痕疙瘩组织及配对正常皮肤组织中TWIST1的表达,并在原代KFBs和NFBs中验证。

2

评估TWIST1对KFB增殖和侵袭能力的影响

验证TWIST1对KFB恶性表型的调控作用。

通过siRNA敲低和慢病毒过表达TWIST1,采用CCK-8和Transwell实验检测KFB增殖和侵袭能力,并通过免疫荧光检测α-SMA表达。

3

检测TWIST1对TGF-β/Smad信号通路及纤维化标志物表达的影响

明确TWIST1下游信号通路的改变。

通过RT-PCR和Western blot检测TWIST1敲低或过表达后TβR1、Smad2、Smad3、α-SMA、COL1、COL3的表达。

4

验证TWIST1与MEF2A的相互关系及对MEF2A稳定性的影响

探索TWIST1调控MEF2A的机制。

通过Co-IP和质谱鉴定TWIST1相互作用蛋白,验证TWIST1与MEF2A结合;通过Western blot检测TWIST1对MEF2A蛋白表达的影响;通过CHX追踪和MG132处理及泛素化实验评估MEF2A的稳定性。

5

验证MEF2A在TWIST1介导的KFB表型中的作用

确认MEF2A作为TWIST1下游效应的关键分子。

在TWIST1过表达的KFBs中敲低MEF2A,检测细胞增殖、侵袭和α-SMA表达及TβR1、Smad3等蛋白水平。

6

鉴定MEF2A的直接靶基因

确定MEF2A在TβR1转录调控中的作用。

通过ChIP-qPCR和双荧光素酶报告基因实验验证MEF2A与TβR1启动子的结合及转录激活。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
TWIST1抗体CST69366
MEF2A抗体Santa Cruzsc-17785
DMEM培养基HyClone--
胎牛血清Sigma-Aldrich--
青霉素/链霉素HyClone--
转化生长因子-β1HZbscience--
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Scientific--
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
RevertAid第一链cDNA合成试剂盒Thermo Fisher Scientific--
PowerUp SYBR Green预混液Thermo Scientific--
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0012
化学发光检测试剂盒BeyotimeP0018S
α-SMA抗体Proteintech14395-1-AP
Alexa Fluor 488荧光二抗BeyotimeA0423
DAPI染色液BeyotimeC1006
CCK-8试剂盒Dojindo Laboratories--
基质胶BD Biosciences--
结晶紫Olympus--
蛋白A/G琼脂糖Thermo Fisher Scientific--
MG132蛋白酶体抑制剂----
蛋白酶抑制剂混合物Roche--
免疫球蛋白GThermo Scientific26157
双荧光素酶报告基因检测试剂盒Yeasen Biotechnology--

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
标本收集
患者数量及配对的正常皮肤和瘢痕疙瘩组织来源
阅读提示:Methods - Specimen collection
细胞培养
细胞培养基、血清浓度、细胞代数(4-7代)
阅读提示:Methods - Cell isolation and culture
TGF-β1处理
TGF-β1浓度(5和10 ng/ml)及处理时间
阅读提示:Methods - Cell isolation and culture
基因敲低与过表达
siRNA序列(si-TWIST1-001)、质粒/慢病毒、感染复数(MOI=10)、筛选条件(2 mg/l嘌呤霉素)
阅读提示:Methods - Transfection and grouping of fibroblasts
细胞增殖检测
细胞接种密度(5000细胞/孔)、检测时间点(0, 24, 48, 72, 96h)、CCK-8试剂添加量(10μl)
阅读提示:Methods - Cell counting kit-8 assay
细胞侵袭检测
Transwell孔径(8μm)、Matrigel稀释比例(1:9)、细胞数(5000细胞/孔)、染色方法(0.5%结晶紫)
阅读提示:Methods - Matrigel invasion assays
泛素化检测
MG132浓度(10 μmol/l)及处理时间(12h)
阅读提示:Methods - Ubiquitination assays
CHX追踪
CHX浓度(10 μg/ml)及时间点
阅读提示:Figure 5 legend