MuRF-1通过调节G-肌动蛋白泛素化参与喉肌去神经萎缩

MuRF-1 is Involved in Laryngeal Muscle Denervation Atrophy by Regulating G-Actin Ubiquitination

作者信息Hong Wang, Haizhou Wang, Xueyan Li, Wen Xu
PMID37658726
发布时间2024-02
DOI10.1002/lary.31021

实验完整度

包含体内动物模型(RLN横断)、细胞培养、免疫荧光、Western blot、Co-IP、IP、shRNA-AAV干预等多个独立验证层级,且包含功能验证和机制验证。

主要模型

大鼠单侧喉返神经横断模型 原代培养的大鼠TA肌细胞

重点核对

大鼠品系:2月龄Sprague-Dawley大鼠,体重200±20g RLN横断长度:约10mm shRNA-MuRF-1 AAV注射剂量:0.5×10^12 GC/rat和1×10^12 GC/rat,生理盐水100μL,AAV病毒载量1×10^12 GC/rat 观察时间点:RLNI后第3、7、11、14、21天

摘要

目的:肌肉环指蛋白-1(MuRF-1)是一种E3泛素连接酶,已有报道称其通过介导多种蛋白质的泛素化降解而加重骨骼肌去神经萎缩,但MuRF-1介导的喉内肌去神经萎缩的分子机制仍不清楚。方法:建立大鼠单侧喉返神经(RLN)横断模型,评估喉部去神经肌萎缩。通过免疫荧光和蛋白质印迹法分析RLN损伤前后甲杓肌(TA)肌细胞中MuRF-1、G-和F-肌动蛋白的表达。免疫共沉淀实验检测MuRF-1与G-肌动蛋白之间的分子相互作用。免疫沉淀检测去神经和神经支配的TA肌组织中MuRF-1介导的G-肌动蛋白泛素化。使用shRNA-MuRF-1 AAV在体内抑制去神经TA肌中MuRF-1的表达。结果:首先,与神经支配的TA肌相比,去神经TA肌中MuRF-1的表达显著升高(p < 0.001)。其次,RLNI后第3至14天,TA肌细胞中G/F-肌动蛋白比值进行性增加(p < 0.01)。此外,在去神经TA肌细胞中观察到MuRF-1与G-肌动蛋白的共定位。而且,MuRF-1的上调与去神经TA肌细胞和肌组织中G-肌动蛋白的泛素化密切相关。与Blank组和NC组相比,敲低MuRF-1减慢了TA肌萎缩程度(p < 0.001),但似乎促进了健侧的代偿性运动。结论:我们共同阐明了一种新的分子机制,即MuRF-1通过调节G-肌动蛋白泛素化促进G/F-肌动蛋白比例失衡,从而介导喉内肌去神经萎缩。证据等级:不适用。Laryngoscope, 134:855–864, 2024。

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
MuRF-1是否通过调节G-肌动蛋白泛素化参与喉内肌去神经萎缩的分子机制
核心机制
MuRF-1通过促进G-肌动蛋白的泛素化,导致G/F-肌动蛋白比例失衡,从而介导喉内肌去神经萎缩。
主要证据
RLN横断后,MuRF-1表达显著上调,G/F-肌动蛋白比例增加,MuRF-1与G-肌动蛋白共定位且相互作用,G-肌动蛋白泛素化水平升高;体内敲低MuRF-1可减轻肌萎缩。
研究意义
为喉内肌去神经萎缩的临床治疗提供了新途径。

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

建立大鼠RLN横断模型并观察TA肌萎缩

评估去神经诱导的喉内肌萎缩,并观察MuRF-1表达变化。

对大鼠进行右侧喉返神经横断术,切除约10mm神经。对照组仅进行颈部手术不损伤RLN。分别在术后第3、7、11、14、21天取材。通过免疫组化和Western blot检测TA肌中MuRF-1表达,观察肌纤维形态变化。

2

检测TA肌细胞中G/F肌动蛋白比例

验证去神经后肌动蛋白平衡是否被破坏。

在无菌条件下分离培养TA肌细胞,免疫荧光染色检测G-肌动蛋白和F-肌动蛋白,分析细胞面积及G/F比值。

3

验证MuRF-1与G-肌动蛋白的相互作用及共定位

探索MuRF-1与G-肌动蛋白的分子关系。

通过免疫荧光观察共定位,并利用免疫共沉淀(Co-IP)检测MuRF-1与G-肌动蛋白的结合。

4

检测G-肌动蛋白的泛素化水平

确证MuRF-1介导G-肌动蛋白的泛素化。

利用免疫沉淀(IP)检测与MuRF-1结合的泛素化G-肌动蛋白水平,比较去神经侧与健康侧。

5

体内抑制MuRF-1并评估治疗效果

验证敲低MuRF-1能否减轻TA肌萎缩。

在RLN横断后,将大鼠随机分为四组,分别注射生理盐水、对照AAV、低剂量和高剂量shRNA-MuRF-1 AAV。通过耳镜观察和测量声带宽度,计算R/L百分比评估萎缩程度。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证分子相互作用
验证泛素化
体内功能验证
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
抗MuRF-1抗体Abcamab96857
DAB显色剂----
EDTA缓冲液----
Triton X-100Sigma--
RIPA裂解液SolarbioR0010
蛋白酶抑制剂混合物BiossPIC008
磷酸酶抑制剂混合物BiossC51003
BCA蛋白定量试剂盒SolarbioPC0020
PVDF膜Millipore--
抗MuRF-1抗体Abcamab96857
β-肌动蛋白抗体Biossbs-0061R
二抗Biossbs-40295G-HRP
胰蛋白酶SolarbioT1300
抗MuRF-1抗体Santa Cruzsc-398608
AbFluor 555标记的鬼笔环肽BiossC8004
Alexa Fluor™ 488标记的DNase IThermo Fisher ScientificD12371
山羊血清BeyotimeC0265
牛血清白蛋白BeyotimeST2249
RIPA裂解液Yeasen20115ES60
正常小鼠IgMSanta Cruzsc-3881
抗α-肌动蛋白抗体Santa Cruzsc-58670
泛素抗体Cell Signaling Technology3936
shRNA-MuRF-1腺相关病毒----
7 ProXiaomi--

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
动物模型建立
大鼠品系、体重、RLN切除长度、手术方法
阅读提示:Materials and Methods: Animals
组织样本采集
取材时间点(3、7、11、14、21天)、组织处理方式(4% PFA固定、-80°C保存)
阅读提示:Materials and Methods: Laryngeal Sample Preparation and Collection
免疫组化检测
抗体稀释度(1:200)、抗原修复条件(EDTA缓冲液pH 8.0,15分钟)、一抗孵育条件(4°C过夜)
阅读提示:Materials and Methods: Immunohistochemistry Detection
蛋白质印迹
裂解液成分、抗体稀释度(MuRF-1 1:500,β-actin 1:5000)、膜封闭条件(5%脱脂牛奶,RT 1小时)
阅读提示:Materials and Methods: SDS-PAGE and WB
TA肌细胞培养
消化条件(0.25%胰蛋白酶,37°C 20分钟)、筛网规格(100, 200, 400目)、培养条件(37°C,5% CO2)
阅读提示:Materials and Methods: TA Myocyte Culture
免疫荧光
固定液(4%甲醛,15分钟)、透化(0.5% Triton X-100,20分钟)、抗体浓度(MuRF-1 1:200,Phalloidin 1:100,DNase I 1:50)
阅读提示:Materials and Methods: IF Staining
Co-IP和IP
裂解液成分、抗体(MuRF-1, α-actin, ubiquitin)、离心条件
阅读提示:Materials and Methods: CO-IP Experiment and IP Detection
体内MuRF-1抑制
分组(每组5只)、注射体积(100 μL)、病毒载量(0.5×10^12和1×10^12 GC/rat)、注射方式(5个位点,每点20 μL)、观察时间(14和21天)
阅读提示:Materials and Methods: In Vivo MuRF-1 Inhibition