LMCD1的豆蔻酰化导致其在血管病变发展过程中对E2F1和NFATc1的物种特异性去抑制,调节CDC6和IL-33表达

Myristoylation of LMCD1 Leads to Its Species-Specific Derepression of E2F1 and NFATc1 in the Modulation of CDC6 and IL-33 Expression During Development of Vascular Lesions

作者信息Suresh Govatati, Prahalathan Pichavaram, Jagadeesh Janjanam, Liang Guo, Renu Virmani, Gadiparthi N Rao
PMID32160773
发布时间2020-05
DOI10.1161/ATVBAHA.120.314147

实验完整度

包含体外细胞实验、体内动物模型、患者样本分析及分子机制验证,涵盖基因表达、功能、互作和翻译后修饰等层级,实验设计完整。

主要模型

人主动脉平滑肌细胞(HASMCs) 小鼠主动脉平滑肌细胞(MASMCs) 小鼠股动脉导丝损伤模型 人冠状动脉狭窄与非狭窄组织

重点核对

LMCD1在HASMCs和MASMCs中的差异表达 凝血酶(0.5 U/mL)处理时间 siRNA转染浓度(100 nM) NMT2介导的豆蔻酰化对LMCD1的抑制解除 LMCD1表达在人和小鼠病变组织中的差异

摘要

目的:鉴于我们先前关于LIM和半胱氨酸丰富域1(LMCD1)在人类与啮齿动物中差异表达的观察,我们提出问题:LMCD1是否在血管病变的发展中发挥物种特异性作用。方法和结果:采用遗传、分子、细胞和疾病模型的组合来测试LMCD1在血管病变发病机制中的物种特异性作用。在此,我们报道了在人类与小鼠的血管壁重塑过程中,LMCD1表达在介导血管平滑肌细胞(VSMC)增殖和迁移中的物种特异性调控。凝血酶通过激活Par1-Gαq/11-PLCβ3-NFATc1信号通路诱导HASMCs而非MASMCs中LMCD1的表达。此外,尽管LMCD1通过影响E2F1介导的CDC6表达和NFATc1介导的IL-33表达,分别介导凝血酶诱导的HASMCs和MASMCs的增殖和迁移,但在人类中它作为这些转录因子的激活因子,而在小鼠中则作为抑制因子。有趣的是,在小鼠中,LMCD1的抑制活性被N-肉豆蔻酰转移酶2介导的豆蔻酰化所抵消。此外,我们发现与未狭窄的动脉相比,人狭窄动脉中LMCD1表达增加。另一方面,与未损伤的动脉相比,小鼠损伤动脉的新内膜病变中LMCD1表达降低。结论:总之,这些观察结果表明,在血管病变发展过程中,LMCD1在人类和小鼠中分别作为E2F1和NFATc1的激活因子和抑制因子,诱导CDC6和IL-33表达。基于这些发现,LMCD可能成为针对人类再狭窄和动脉粥样硬化药物开发的潜在靶点。

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
LMCD1在血管病变发展过程中是否在人与小鼠之间发挥物种特异性作用?
核心机制
在人HASMCs中LMCD1作为E2F1和NFATc1的转录共激活因子,在凝血酶诱导的CDC6和IL-33表达中发挥作用;在小鼠MASMCs中LMCD1作为抑制因子,其抑制作用被NMT2介导的豆蔻酰化解除。
主要证据
体外实验显示LMCD1在人细胞中促进,在小鼠细胞中抑制靶基因表达;EMSA、ChIP和co-IP证明在人细胞中LMCD1结合转录因子,在小鼠细胞中解离。豆蔻酰化实验证实NMT2介导的修饰导致LMCD1抑制解除。人体组织显示LMCD1表达上调,小鼠损伤动脉中下调。
研究意义
研究表明LMCD1可能成为治疗人类再狭窄和动脉粥样硬化的潜在药物靶点。

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

功能验证

检测LMCD1在凝血酶诱导的VSMC增殖和迁移中的作用及其物种差异

通过siRNA敲低LMCD1,检测凝血酶处理下HASMCs和MASMCs的DNA合成和细胞迁移能力。

2

机制研究

探究凝血酶诱导LMCD1表达的分子机制

分析LMCD1启动子,进行截短和突变分析,通过EMSA和Western blot检测NFATc1结合和信号通路。

3

物种特异性功能研究

阐明LMCD1在不同物种中对CDC6和IL-33表达调控的分子基础

过表达LMCD1检测启动子活性,EMSA和ChIP分析转录因子结合,co-IP检测蛋白相互作用。

4

翻译后修饰研究

探究豆蔻酰化在LMCD1抑制活性调节中的作用

检测LMCD1的豆蔻酰化,使用抑制剂和突变体研究其对转录因子结合和靶基因表达的影响。

5

体内验证

验证LMCD1在血管病变中的表达变化及其与人鼠差异的相关性

通过导丝损伤小鼠股动脉建立新内膜增生模型,免疫荧光和Western blot检测LMCD1及相关蛋白表达。人冠状动脉切片免疫染色。

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
231培养基Thermo Fisher ScientificM231-500
平滑肌生长添加剂Thermo Fisher ScientificS-007-25
DMEM培养基----
凝血酶Sigma-AldrichT8885
SCH79797TOCRIS Biosciences--
Lipofectamine 3000Thermo Fisher ScientificL3000-015
siGENOME SMARTpool siRNADharmacon--
LMCD1抗体Abcamab179454
E2F1抗体Santa Cruz BiotechnologySC-251
NFATc1抗体Thermo Fisher ScientificMA3-024
β-Actin抗体Santa Cruz BiotechnologySC-47778
PLCβ3抗体Santa Cruz BiotechnologySC-403
Gαq抗体Abcamab210004
Gα11抗体Abcamab153951
IL-33抗体MBLPM033
人IL-33中和抗体R&D SystemsAF3625
小鼠IL-33中和抗体R&D SystemsAF3626
山羊抗兔HRPThermo Fisher Scientific31460
山羊抗小鼠HRPThermo Fisher Scientific31437
ECL Western blot检测试剂GE HealthcareRPN2106
pGL3基本载体Promega--
pRL-CMV载体PromegaE2261
Quickchange Lightning定点突变试剂盒Thermo Fisher Scientific210518-5
快速连接试剂盒New England BiolabsM2200S
One Shot TOP10化学感受态大肠杆菌Thermo Fisher ScientificC404003
无内毒素质粒大提试剂盒Qiagen12362
小鼠LMCD1表达质粒OrigeneMR205613
TRIzol试剂----
高容量cDNA逆转录试剂盒Applied Biosystems--
PCR预混液PromegaM750B
NE-PER核和胞质提取试剂盒Thermo Fisher Scientific78833
生物素3'末端DNA标记试剂盒Thermo Fisher Scientific89818
Light-shift化学发光EMSA试剂盒Thermo Fisher Scientific20148
QIAquick离心柱Qiagen28104
叠氮豆蔻酸Click Chemistry Tools1345-25
膦-生物素Cayman Chemical13581
2-羟基豆蔻酸Cayman Chemical90390
Ibidi培养插入件Ibidi50305762
尼康Eclipse TS100显微镜Nikon--
CCD彩色相机--KP-D20AU
Apple iMovie 7.1.4 软件Apple--
荧光素酶检测系统PromegaE4530
单管发光检测仪Turner DesignsTD20/20
弹簧丝(直径0.38毫米)COOKC-SF-15-15
SMCα-actin抗体Sigma-AldrichA2547
LMCD1抗体Sigma-AldrichHPA024059
Alexa Fluor 488偶联二抗Thermo Fisher Scientific--
Alexa Fluor 568偶联二抗Thermo Fisher Scientific--
DAPI----

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
细胞培养
HASMCs取自正常人类降主动脉,MASMCs取自C57BL/6小鼠主动脉;培养基分别为Medium 231添加平滑肌生长添加剂和DMEM加胎牛血清;细胞在37°C、5% CO2培养;实验前血清饥饿过夜。
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture
细胞处理
凝血酶浓度为0.5 U/mL,处理时间根据实验不同(8小时、24小时等);使用2-羟基豆蔻酸(1 mM)预处理1小时抑制豆蔻酰化。
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture, Myristoylation; Figure legends
转染
siRNA浓度为100 nM,质粒DNA浓度为5 μg/100 mm dish;使用Lipofectamine 3000转染试剂。
阅读提示:Materials and Methods: Transfections
功能检测
DNA合成通过[3H]-胸苷掺入测定;细胞迁移通过伤口愈合实验,使用ibidi培养插入件,并在有羟基脲(5 mM)存在下处理24小时。
阅读提示:Materials and Methods: Cell migration, DNA synthesis
分子机制实验
EMSA和ChIP实验使用的探针和引物序列见表1;抗体浓度和条件需参考原文。
阅读提示:Materials and Methods: EMSA, ChIP assay; Table 1
翻译后修饰检测
使用40 μM叠氮豆蔻酸标记3小时;检测方法,需要对照和抑制剂处理。
阅读提示:Materials and Methods: Myristoylation; Figure 6 and 7 legends
体内模型
小鼠股动脉导丝损伤模型,使用0.38 mm弹簧丝;取材时间点未明确说明,需参考结果部分(如3周)。
阅读提示:Materials and Methods: Guide wire injury; Figure 8 legend
统计分析
每组实验重复3次,数据表示为Mean ± SD;使用ANOVA或Mann-Whitney检验,p < 0.05为显著性阈值。
阅读提示:Materials and Methods: Statistics