印楝素通过结合Bach1增强其泛素化降解并改善氧化应激,从而对牙周炎起到保护作用

Sinensetin protects against periodontitis through binding to Bach1 enhancing its ubiquitination degradation and improving oxidative stress

作者信息Zhiyao Yuan, Junjie Li, Fuyu Xiao, Yu Wu, Zhiting Zhang, Jiahong Shi, Jun Qian, Xudong Wu, Fuhua Yan
PMID38734708
发布时间2024-05-11
DOI10.1038/s41368-024-00305-z

实验完整度

包括PDLCs细胞实验、分子对接、CETSA、ChIP-qPCR、功能验证(敲低/过表达)、体内大鼠模型(Micro-CT、组织学)等多个层级,且包含功能与机制验证。

主要模型

人牙周膜细胞(PDLCs) 结扎诱导的牙周炎大鼠模型

重点核对

TNF-α和IL-1β的浓度分别为10 ng/mL和5 ng/mL Sin的处理浓度:2.5、5、10 μmol/L 体内实验大鼠分组及给药剂量:5、10、20 mg/kg/天,口服灌胃,持续3周 Bach1敲低和过表达通过慢病毒转染实现 MG132和CQ抑制剂用于验证泛素化降解途径

摘要

牙周炎是由龈下生物膜诱导的慢性炎症和免疫反应性疾病。由于过度的炎症反应和氧化应激,易感患者的治疗效果往往不理想。印楝素是一种天然的多甲氧基黄酮类化合物,具有抗炎和抗氧化活性。我们的研究旨在探讨印楝素对牙周炎的有益作用及具体分子机制。我们发现印楝素在炎症条件下减轻了牙周膜细胞(PDLCs)的氧化应激和炎症水平。对大鼠结扎诱导的牙周炎模型施用印楝素,在体内显示出对牙周炎的保护作用。通过分子对接,我们将Bach1鉴定为印楝素的强结合靶点,并通过细胞热位移实验和免疫荧光实验进一步验证了这种结合。染色质免疫沉淀-定量聚合酶链反应结果也显示,印楝素阻碍了Bach1与HMOX1启动子的结合,随后上调关键抗氧化因子HO-1的表达。进一步的功能实验通过敲低和过表达Bach1验证了Bach1是印楝素发挥抗氧化作用的关键靶点。此外,我们证明印楝素通过增强Bach1的泛素化降解来促进Bach1的减少,从而诱导HO-1表达并抑制氧化应激。总之,印楝素通过靶向结合Bach1,可能成为治疗牙周炎的有前途的候选药物。

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
探索印楝素(Sin)对牙周炎的有益作用及其分子机制,特别是Sin如何通过Bach1调节氧化应激。
核心机制
Sin通过直接结合Bach1,增强其泛素化降解,降低Bach1水平,从而解除对HMOX1启动子的抑制,上调HO-1表达,最终改善氧化应激和炎症。
主要证据
分子对接预测Sin与Bach1结合,CETSA和免疫荧光验证结合,ChIP-qPCR证实Sin减少Bach1与HMOX1启动子结合,功能实验(Bach1敲低和过表达)证明Bach1参与Sin的抗氧化作用,Co-IP证明Sin促进Bach1泛素化。体内大鼠模型显示Sin减轻牙槽骨吸收和炎症。
研究意义
Sin靶向Bach1,为牙周炎治疗提供新的候选药物和策略。

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

细胞活力与炎症刺激模型建立

确定Sin的安全浓度范围,并建立PDLCs的炎症环境。

使用CCK-8法检测不同浓度Sin处理PDLCs的活力,选择2.5、5、10 μmol/L用于后续实验。用TNF-α和IL-1β刺激PDLCs模拟炎症环境。

2

Sin的抗氧化和抗炎活性评估

评估Sin在炎症条件下对PDLCs氧化应激和炎症水平的影响。

检测MDA、GSH、ROS水平,以及IL6和IL10的mRNA表达。

3

Sin与Bach1的靶点结合验证

验证Sin是否直接结合Bach1。

通过分子对接预测结合,CETSA和免疫荧光检测细胞内结合。

4

Sin对Bach1/HO-1通路的影响

验证Sin是否通过Bach1调控HO-1表达。

Western blot检测Bach1和HO-1蛋白水平,ChIP-qPCR检测Bach1与HMOX1启动子结合。

5

Bach1功能验证(敲低和过表达)

验证Bach1是Sin发挥抗氧化效果的关键靶点。

通过慢病毒转染敲低或过表达Bach1,检测Sin对ROS、SOD、GSH、MDA及HO-1表达的影响。

6

Sin促进Bach1泛素化降解

探究Sin降低Bach1水平的机制。

使用蛋白酶体抑制剂MG132和溶酶体抑制剂CQ处理,观察Bach1积累;Co-IP检测Bach1泛素化水平。

7

体内药效评估

在动物模型中验证Sin对牙周炎的保护作用。

建立大鼠结扎诱导牙周炎模型,口服灌胃给予Sin,通过Micro-CT和组化分析骨吸收和炎症。

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。

细胞活性检测
氧化应激指标检测
基因表达分析
蛋白表达检测
蛋白-DNA相互作用分析
细胞成像
统计分析与数据处理

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
人牙周膜细胞ScienCell#2630
CCK-8抗体阻断肽Bioss--
超氧化物歧化酶检测试剂盒南京建成生物工程研究所--
丙二醛检测试剂盒南京建成生物工程研究所--
谷胱甘肽检测试剂盒南京建成生物工程研究所--
活性氧检测试剂盒碧云天--
RIPA裂解液----
PVDF膜Millipore--
抗Bach1抗体Proteintech--
抗HO-1抗体Proteintech--
抗GPX4抗体CST--
抗β-微管蛋白抗体Proteintech--
抗β-肌动蛋白抗体Affinity Biosciences--
ECL化学发光试剂NCM Biotech--
ChemiDoc XRS+成像系统Bio-Rad--
DAPI----
荧光(FITC)标记的山羊抗兔IgGThermo Fisher Scientific--
激光共聚焦扫描显微镜Leica--
Bio-Rad CFX96实时荧光定量PCR检测系统Bio-Rad--
蛋白A/G磁珠Thermo Fisher Scientific--
印楝素----
抗TNF-α抗体ServicebioGB11188
抗IL-1β抗体ServicebioGB11113
抗IL-6抗体ServicebioGB11117
抗IL-10抗体ServicebioGB12108
抗Bach1抗体BioworldBS72938
抗HO-1抗体Proteintech10701-1-AP

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
细胞实验
PDLCs的来源、培养条件、炎症刺激浓度(TNF-α 10 ng/mL,IL-1β 5 ng/mL)、Sin处理浓度(2.5, 5, 10 μmol/L)和处理时间(24小时)
阅读提示:参考Methods中的Cell culture和CCK-8 assay
Western blot
一抗稀释比例和品牌,例如抗Bach1 (1:1000, Proteintech),抗HO-1 (1:1000, Proteintech)
阅读提示:参考Methods中的Western blotting
CETSA
Sin处理浓度(10 μmol/L)和处理时间(2小时),加热温度梯度未明确给出
阅读提示:参考Methods中的Cellular thermal shift assay
动物实验
大鼠品系(SD)、性别(雄性)、年龄(7周龄)、分组(5组)、每组3只、结扎方法(4-0丝线)、给药方式(口服灌胃)、给药剂量(5, 10, 20 mg/kg/天)、给药周期(3周)
阅读提示:参考Methods中的Experimental periodontitis model in vivo
ChIP-qPCR
抗体(anti-Bach1)、引物序列(HMOX1 promoter)
阅读提示:参考Methods中的Chromatin immunoprecipitation-quantitative polymerase chain reaction
Co-IP
Bach1抗体用量(4 μg)、蛋白A/G磁珠品牌(Thermo Fisher Scientific)
阅读提示:参考Methods中的Co-immunoprecipitation