复制前复合体组分细胞分裂周期6在视网膜新生血管形成中的新作用

Novel Role of Prereplication Complex Component Cell Division Cycle 6 in Retinal Neovascularization

作者信息Raj Kumar, Gadiparthi N Rao
PMID35236105
发布时间2022-04
DOI10.1161/ATVBAHA.121.317182

实验完整度

包含体外细胞实验(HRMVEC/MRMVEC增殖、迁移、出芽、管形成)、体内OIR模型及基因敲除/敲低和回补实验等多层级验证。

主要模型

人类视网膜微血管内皮细胞(HRMVECs) 小鼠视网膜微血管内皮细胞(MRMVECs) 氧诱导视网膜病变(OIR)小鼠模型 PLCβ3基因敲除小鼠 EC特异性NFATc1缺陷小鼠(NFATc1iΔEC)

重点核对

VEGFA(40 ng/ml)处理HRMVEC的时间梯度 siRNA敲低CDC6、NFATc1、PLCβ3的浓度(100 nM) OIR模型:P7至P12暴露于75%氧气,P12回到室内空气 他莫昔芬注射(P9和P10,每只100 μg)诱导内皮特异性NFATc1敲除 CDC6过表达逆转录病毒注射剂量(40 moi/0.5 μl/眼)

摘要

背景:本研究的主要目的是探讨细胞分裂周期6(CDC6)——一种复制起点识别复合体组分——是否在视网膜新生血管形成中发挥作用,如果发挥作用,则探讨其潜在机制。方法:在本研究中,我们采用了多种方法,包括细胞和分子生物学方法,以及全球性和组织特异性基因敲除小鼠,结合氧诱导视网膜病变(OIR)模型,研究CDC6在视网膜新生血管形成中的作用。结果:在人类视网膜微血管内皮细胞(HRMVECs)中,血管内皮生长因子A(VEGFA)以时间依赖性方式诱导CDC6表达。此外,VEGFA诱导的CDC6表达依赖于磷脂酶Cβ3(PLCβ3)介导的活化T细胞核因子c1(NFATc1)激活。此外,siRNA介导的PLCβ3、NFATc1或CDC6水平的敲低削弱了VEGFA诱导的HRMVEC血管生成事件,如增殖、迁移、出芽和管形成,而CDC6过表达在NFATc1缺陷的小鼠视网膜微血管内皮细胞中逆转了这些效应。与这些观察结果一致,PLCβ3的全局敲低或内皮细胞(EC)特异性缺失NFATc1或siRNA介导的CDC6水平敲低显著抑制了OIR诱导的视网膜出芽和新生血管形成。此外,逆转录病毒介导的CDC6过表达在PLCβ3敲除小鼠和EC特异性NFATc1缺陷小鼠中逆转了OIR诱导的视网膜新生血管形成受抑制的情况。结论:上述观察结果清晰地揭示,PLCβ3介导的NFATc1激活依赖性CDC6表达在VEGFA/OIR诱导的视网膜新生血管形成中发挥关键作用。

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
本研究旨在探讨CDC6是否在视网膜新生血管形成中发挥作用,并阐明其潜在机制。
核心机制
PLCβ3介导的NFATc1激活依赖性CDC6表达是VEGFA/OIR诱导的视网膜新生血管形成的关键机制。
主要证据
体外实验中,VEGFA诱导CDC6表达,siRNA敲低PLCβ3、NFATc1或CDC6减弱HRMVEC的增殖、迁移、出芽和管形成;体内OIR模型中,基因敲除或siRNA敲低这些分子抑制视网膜新生血管,而CDC6过表达逆转了这些效应。
研究意义
CDC6可能成为靶向病理性视网膜血管生成的新型治疗靶点。

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

验证VEGFA对CDC6表达的诱导

确定VEGFA是否调节CDC6表达及其时间依赖性

用VEGFA、VEGFB或VEGFC处理HRMVEC不同时间,Western blot检测CDC6和MCM蛋白水平。

2

检测CDC6在体外血管生成事件中的作用

确定CDC6是否影响VEGFA诱导的内皮细胞增殖、迁移、出芽、管形成和足体形成

使用siRNA敲低CDC6,然后进行DNA合成([3H]-胸苷掺入)、伤口愈合迁移、3D出芽、管形成和足体形成实验。

3

验证CDC6与cortactin的相互作用在足体形成中的作用

确定CDC6介导的足体形成是否依赖于cortactin的酪氨酸磷酸化

检测VEGFA诱导的cortactin酪氨酸磷酸化,确定磷酸化位点,并测试cortactin Y470F突变体对CDC6结合和足体形成的影响。

4

验证NFATc1在CDC6表达和血管生成中的作用

确定NFATc1是否介导VEGFA诱导的CDC6表达和血管生成事件

使用siRNA敲低NFATc1,检测CDC6表达和血管生成功能;使用EC特异性NFATc1敲除小鼠进行OIR实验。

5

验证CDC6过表达对NFATc1缺陷的救援

确定CDC6过表达是否能够逆转NFATc1缺陷引起的血管生成抑制

从NFATc1iΔEC小鼠分离MRMVEC,用CDC6过表达逆转录病毒感染,进行血管生成功能实验;体内将CDC6逆转录病毒注射到OIR小鼠眼中,评估视网膜新生血管。

6

验证PLCβ3在NFATc1上游的作用

确定PLCβ3是否在VEGFA诱导的NFATc1激活和CDC6表达中发挥作用

检测VEGFA对PLCβ3活性的影响,敲低PLCβ3检测钙释放、NFATc1核转位和血管生成功能;使用PLCβ3敲除小鼠进行OIR实验。

7

验证CDC6过表达对PLCβ3缺陷的救援

确定CDC6过表达是否能够逆转PLCβ3缺陷引起的血管生成抑制

在PLCβ3敲低的HRMVEC或PLCβ3-/-小鼠中过表达CDC6,检测血管生成功能。

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
内皮生长培养基LonzaCC-4133
内皮基础培养基LonzaCC-3133
胎牛血清----
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher ScientificL-3000-015
靶向人CDC6的siRNAThermo Scientifics2744
靶向人NFATc1的siRNAThermo Scientifics9470
靶向人PLCβ3的siRNAThermo Scientifics10619
靶向小鼠Cdc6的siRNADharmaconL-043543-00-0020
靶向小鼠Nfatc1的siRNADharmaconL-054700-00-0020
靶向小鼠Plcβ3的siRNADharmaconL-040969-01-0020
非靶向siRNADharmaconD-001810-10
Invivofectamine 3.0转染试剂Thermo Fisher ScientificIVF3001
ViaStain AOPI染色液Nexcelom BioscienceCS2-0106
SD100计数玻片Nexcelom BioscienceCHT4-SD100-014
[3H]-胸苷Perkin Elmer--
抗CDC6抗体Santa Cruz Biotechnologysc-9964
抗cortactin抗体Santa Cruz Biotechnologysc-55579
抗MCM2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-9839
抗MCM3抗体Santa Cruz Biotechnologysc-9850
抗MCM4抗体Santa Cruz Biotechnologysc-28317
抗MCM5抗体Santa Cruz Biotechnologysc-165995
抗MCM6抗体Santa Cruz Biotechnologysc-9843
抗MCM7抗体Santa Cruz Biotechnologysc-9966
抗PLCβ1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-5291
抗PLCβ2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-9018
抗PLCβ3抗体Santa Cruz Biotechnologysc-13323
抗PLCβ4抗体Santa Cruz Biotechnologysc-166131
抗β-微管蛋白抗体Santa Cruz Biotechnologysc-5274
抗MEK1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-6250
抗p53抗体Santa Cruz Biotechnologysc-126
抗Ki67抗体Abcamab15580
抗磷酸化丝氨酸/苏氨酸抗体Abcamab17464
抗HIF1α抗体Cell Signaling Technology14179
抗PLCγ1抗体Cell Signaling Technology2822
抗磷酸化PLCγ1 (Y783)抗体Cell Signaling Technology2821
抗VEGFR2抗体Cell Signaling Technology2479
抗磷酸化酪氨酸抗体 (PY20)EMD Millipore05-777
抗纽蛋白抗体Sigma AldrichV9131
抗NFATc1抗体Thermo Fisher ScientificMA3-024
抗CD31抗体BD Pharmingen550274
异凝集素B4-594Molecular ProbesI21413
鬼笔环肽Thermo Fisher ScientificA12380
Alexa Fluor 488标记的山羊抗小鼠二抗Molecular ProbesA11034
Alexa Fluor 568标记的山羊抗兔二抗Molecular ProbesA11077
Alexa Fluor 568标记的山羊抗大鼠二抗Molecular ProbesA11077
Hoechst 3342染料Molecular Probes--
Prolong Gold防淬灭封片剂Molecular ProbesP36930
Cytodex微载体珠Sigma AldrichC3278
纤维蛋白原MP Biomedicals LCC820224
基质胶BD Biosciences354230
Dynabeads磁珠Thermo Fisher Scientific11035
I型胶原酶WorthingtonLS004196
庆大霉素----
两性霉素B----
他莫昔芬Sigma AldrichT5648
Fluo-8 AM钙离子荧光染料Abcamab142773
Fluo-8钙流检测试剂盒Abcamab112129
凝血酶Sigma AldrichT8885
CLXSN 5myc-CDC6-WT质粒Addgene109332
pCLXSN质粒Addgene12343
pCL-Eco质粒Addgene12371
pMD2.G质粒Addgene12259
重组人VEGF165aR&D Systems293-VE-010/CF
重组小鼠VEGF164aR&D Systems493-MV-025/CF
蔡司倒置显微镜 (Axiovision Observer.z1)Carl Zeiss--
蔡司AxioCam MRm相机Carl Zeiss--
尼康Eclipse TS100显微镜Nikon--
尼康Digital Sight DS-L1相机Nikon--
Cellometer Auto 2000细胞计数仪Nexcelom Bioscience--
SpectraMax Gemini XPS荧光酶标仪Molecular Devices--
SpectraMax Gemini XS荧光分光光度计Molecular Devices--
液体闪烁计数器BeckmanLS 3801
增强化学发光试剂Amersham Biosciences--

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
HRMVEC传代数(5-10),同步化处理(无生长因子EBM中24小时)
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture
基因敲低
siRNA浓度(100 nmol),转染试剂(Lipofectamine 3000),转染后恢复和同步化时间
阅读提示:Materials and Methods: Transfections and infections
细胞增殖检测
VEGFA浓度(40 ng/ml),[3H]-胸苷掺入时间(18小时)
阅读提示:Materials and Methods: DNA synthesis
细胞迁移检测
细胞接种密度(2 x 10^5 cells/ml),VEGFA处理时间(24小时),羟基脲浓度(5 mM)
阅读提示:Materials and Methods: Cell migration
3D出芽实验
细胞包被Cytodex珠时间(6小时),VEGFA浓度(40 ng/ml),成纤维细胞浓度(2 x 10^4 cells/well),培养时间(3天)
阅读提示:Materials and Methods: Three-dimensional (3D) sprouting assay
管形成实验
基质胶(生长因子减少),VEGFA浓度(40 ng/ml),培养时间(6小时)
阅读提示:Materials and Methods: Tube formation
细胞信号检测
VEGFA处理时间(30分钟),钙检测试剂盒(Fluo-8 AM),PLC活性检测底物(PLCglow)
阅读提示:Materials and Methods: Calcium release assay, Calcium staining, PLCβ activity
动物模型
OIR模型:P7-P12暴露于75% O2,P12回到室内空气;他莫昔芬注射剂量(100 μg/只)和时间(P9, P10);siRNA注射剂量(1 μg/0.5 μl/眼)和时间(P11-P13);逆转录病毒注射剂量(40 moi/0.5 μl/眼)和时间
阅读提示:Materials and Methods: Oxygen-induced retinopathy (OIR), Animals
蛋白质印迹
抗体稀释比例(如anti-CDC6 1:50,anti-Ki67 1:100,anti-NFATc1 1:100),封闭条件(5%脱脂牛奶或BSA)
阅读提示:Materials and Methods: Western blotting, Immunofluorescence staining