TM7SF3调控TEAD1剪接以预防MASH诱导的肝纤维化

TM7SF3 controls TEAD1 splicing to prevent MASH-induced liver fibrosis

作者信息Roi Isaac, Gautam Bandyopadhyay, Theresa V Rohm, Sion Kang, Jinyue Wang, Narayan Pokhrel, Sadatsugu Sakane, Rizaldy Zapata, Avraham M Libster, Yaron Vinik, Asres Berhan, Tatiana Kisseleva, Zea Borok, Yehiel Zick, Francesca Telese, Nicholas J G Webster, Jerrold M Olefsky
PMID38670107
发布时间2024-05-07
DOI10.1016/j.cmet.2024.04.003

实验完整度

包含体外肝星状细胞、肝类器官、体内MASH及CCl4小鼠模型等多层级验证,并有siRNA、ASO、ChIP、RIP等功能与机制实验支持。

主要模型

人原代肝星状细胞 小鼠原代肝星状细胞 小鼠肝类器官 HSC特异性TM7SF3敲除小鼠 MASH饮食小鼠模型

重点核对

TM7SF3缺失或敲低后肝星状细胞中TEAD1外显子5跳读比例升高 siTEAD1ΔEx5特异性敲低TEAD1ΔEx5可逆转TM7SF3敲低诱导的纤维化基因表达 hnRNPU敲低可阻断TM7SF3敲低诱导的TEAD1外显子5跳读 ASO 56处理降低HSC中TEAD1ΔEx5表达并抑制纤维化 ASO 56体内给药(3mg/kg或10mg/kg,尾静脉注射)减少MASH小鼠肝纤维化

摘要

The mechanisms of hepatic stellate cell (HSC) activation and the development of liver fibrosis are not fully understood. Here, we show that deletion of a nuclear seven transmembrane protein, TM7SF3, accelerates HSC activation in liver organoids, primary human HSCs, and in vivo in metabolic-dysfunction-associated steatohepatitis (MASH) mice, leading to activation of the fibrogenic program and HSC proliferation. Thus, TM7SF3 knockdown promotes alternative splicing of the Hippo pathway transcription factor, TEAD1, by inhibiting the splicing factor heterogeneous nuclear ribonucleoprotein U (hnRNPU). This results in the exclusion of the inhibitory exon 5, generating a more active form of TEAD1 and triggering HSC activation. Furthermore, inhibiting TEAD1 alternative splicing with a specific antisense oligomer (ASO) deactivates HSCs in vitro and reduces MASH diet-induced liver fibrosis. In conclusion, by inhibiting TEAD1 alternative splicing, TM7SF3 plays a pivotal role in mitigating HSC activation and the progression of MASH-related fibrosis.

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
TM7SF3是否通过调控TEAD1的可变剪接来影响肝星状细胞活化和MASH相关的肝纤维化?
核心机制
TM7SF3与剪接因子hnRNPU结合并抑制其活性,阻止hnRNPU介导的TEAD1外显子5跳读;TM7SF3缺失时,hnRNPU促进TEAD1ΔEx5产生,该活性形式增强TEAD1转录活性,驱动肝星状细胞活化与纤维化。
主要证据
在肝星状细胞、肝类器官及MASH/CCl4小鼠模型中,TM7SF3缺失加速HSC活化及纤维化;siRNA或ASO抑制TEAD1ΔEx5可逆转该效应;RIP和ChIP显示hnRNPU与TEAD1 pre-mRNA结合且TEAD1ΔEx5富集于CTGF启动子。
研究意义
揭示TM7SF3-hnRNPU-TEAD1轴在HSC活化中的新机制,ASO 56靶向TEAD1剪接有望成为治疗MASH相关纤维化的潜在策略。

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

体外细胞模型验证TM7SF3对HSC活化的影响

验证TM7SF3缺失或敲低是否促进HSC活化及纤维化基因表达。

使用siRNA敲低小鼠和原代人HSC中的TM7SF3,通过qPCR和ELISA检测纤维化标志物;在肝类器官中比较WT与TM7SF3 KO HSC的纤维化反应。

2

体内动物模型验证TM7SF3缺失对肝纤维化的影响

在MASH和CCl4模型中评估HSC特异性TM7SF3敲除对肝纤维化及炎症的影响。

对HSC-TM7SF3KO小鼠给予CCl4或西方饮食(WD)处理,检测肝组织纤维化标志物、炎症因子、胶原沉积及血清ALT。

3

验证TEAD1可变剪接及其功能

确认TM7SF3敲低诱导TEAD1外显子5跳读,并验证TEAD1ΔEx5对HSC活化的功能作用。

在HSC中检测TEAD1外显子5跳读比例;设计siTEAD1ΔEx5特异性敲低TEAD1ΔEx5,检测纤维化基因表达及细胞增殖;在LX-2细胞中过表达TEAD1ΔEx5进行ChIP和荧光素酶报告实验。

4

验证hnRNPU在TEAD1剪接中的作用

证明hnRNPU是介导TM7SF3调控TEAD1外显子5跳读的剪接因子。

通过RNA免疫沉淀(RIP)检测hnRNPU与TEAD1 pre-mRNA的结合;敲低hnRNPU观察对TM7SF3敲低诱导的TEAD1剪接和纤维化基因的影响。

5

ASO 56靶向TEAD1剪接的体外和体内效果

评估ASO 56抑制TEAD1外显子5跳读对HSC活化和MASH纤维化的治疗作用。

在HSC、肝类器官及MASH小鼠模型中检测ASO 56对TEAD1ΔEx5、纤维化标志物及肝纤维化的影响。

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
DMEM培养基文中未明确说明--
胎牛血清文中未明确说明--
青霉素/链霉素文中未明确说明--
谷氨酰胺补充剂文中未明确说明--
EMEM培养基文中未明确说明--
William's E培养基文中未明确说明--
链霉蛋白酶Roche11459643001
胶原酶DRoche11088882001
脱氧核糖核酸酶IRoche10104159001
Percoll分离液GE Healthcare Life Sciences17-0891-01
Nycodenz密度梯度介质文中未明确说明--
OptiPrep密度梯度介质文中未明确说明--
96孔超低吸附板Corning4515
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂ThermoFisher Scientific13778-075
OptiMEM培养基文中未明确说明--
转化生长因子-β文中未明确说明--
棕榈酸文中未明确说明--
油酸文中未明确说明--
果糖文中未明确说明--
脂多糖SigmaL2630-10MG
TRIzol试剂ThermoFisher Scientific15596026
SYBR Green预混液ThermoFisher ScientificA25743
高效率cDNA反转录试剂盒ThermoFisher Scientific4368813
RIPA裂解缓冲液系统Santa Cruzsc-24948A
蛋白酶抑制剂Life Technologies CorporationA32963
蛋白酶KNEBP8107S
SuperSignal West Pico化学发光底物ThermoFisher Scientific34077
小鼠I型胶原ELISA试剂盒AVIVA systems biologyOKEH00544
小鼠III型胶原ELISA试剂盒Abbexaabx255283
小鼠Timp1 ELISA试剂盒RayBiotechELM-TIMP1-CL
小鼠MCP-1 ELISA试剂盒BioLegend446207
WST-1检测试剂盒Sigma5015944001
双荧光素酶报告基因检测系统PromegaE1910
ALT活性检测试剂盒ElabscienceE-BC-K235-S
衰老检测试剂盒AbcamAb65351
DAPI染色液文中未明确说明--
Alexa488标记山羊抗兔二抗Abcam--
免疫荧光封片剂Thermo Scientific--
HSP90抗体Cell Signaling Technology4874
β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology4970
TEAD1抗体Cell Signaling Technology12292
Ki67抗体Abcamab15580
CTGF抗体Abcamab6992
α-平滑肌肌动蛋白抗体Invitrogen14-9760-82
F4/80抗体Invitrogen14-4801-82
IgG抗体(对照)Santa Cruz Biotechnologysc-2027
IgG2B抗体(对照)Santa Cruz Biotechnologysc-3879
p21抗体Santa Cruz Biotechnologysc-6246
IL-1β抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7884
hnRNPU抗体Santa Cruz Biotechnologysc-32315
I型胶原蛋白α1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-293182
Myc抗体Santa Cruz Biotechnologysc-40
PDGFRβ抗体Santa Cruz Biotechnologysc-432
TM7SF3抗体由Dr. Yehiel Zick实验室生成--
小鼠TM7SF3 siRNAHorizon DiscoveryM-057504-02-0005
人TM7SF3 siRNAHorizon DiscoveryM-005745-00-0010
人/鼠TEAD1ΔEx5 siRNAHorizon DiscoveryN/A (custom siRNA)
人TEAD1 siRNAHorizon DiscoveryM-012603-01-0005
小鼠对照siRNAHorizon DiscoveryD-OO1210-05-05
人对照siRNAHorizon DiscoveryD-OO1206-13-20
人hnRNPU siRNAHorizon DiscoveryM-013501-01-0005
ASO 56反义寡核苷酸Integrated DNA Technologies--
NC5 MOE SSO对照反义寡核苷酸Integrated DNA Technologies--
Myc标记人TEAD1质粒Addgene33109
Myc标记人TEAD1ΔEx5质粒本文构建--
pcDNA3.1载体AddgeneV790-20
海肾荧光素酶报告质粒PromegaE6931
8Xgtiic荧光素酶报告质粒Addgene34615
C57Bl6/J小鼠Jackson Laboratories000664
Rosa-26-FLPe小鼠Jackson Laboratories003946
Rosa-26-creert2小鼠Jackson Laboratories008463
Lrat-cre小鼠由Dr. Robert Schwabe提供--
TM7SF3fl/fl小鼠本文构建--
诱导型全身TM7SF3敲除小鼠本文构建--
HSC特异性TM7SF3敲除小鼠本文构建--
肝细胞特异性TM7SF3敲除小鼠本文构建--
实验室啮齿动物饲料(标准饮食)LabDiet5001
AIN-76A西方饮食TestDiet5342
他莫昔芬饮食ENVIGOTD.130859

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
细胞培养与siRNA转染
细胞类型、siRNA序列、转染试剂(RNAiMAX)、siRNA浓度(20 pmol)、转染时间(48h两次)、TGFβ浓度(5 ng/mL)和处理时间(24h)
阅读提示:STAR Methods 'Cell Lines' 和 'siRNA transfection' 部分
肝类器官模型
细胞组成(肝细胞、星状细胞、Kupffer细胞比例)、培养基(WE)、添加剂(Supplement A/B)、密度(96孔ULA板)、培养时间(14天)、MASH诱导液成分及浓度(棕榈酸、油酸、果糖、LPS)
阅读提示:STAR Methods 'Liver organoid culture' 部分,图1B
小鼠模型
小鼠品系(C57Bl6/J)、基因型(WT、HSC-TM7SF3KO、诱导型全身KO)、年龄(8周龄)、性别(雄性)、饮食(WD,AIN-76A,含0.2%胆固醇)、处理时长(16周或6个月)、CCl4剂量和给药方式(灌胃,200 μL/25g,25% CCl4,玉米油稀释,每周3次,持续2周)
阅读提示:STAR Methods 'Mice' 部分,图2、S3
ASO处理
ASO序列、浓度(体外500 nM;体内3或10 mg/kg)、转染试剂(Lipofectamine RNAiMAX)或给药途径(尾静脉注射)、处理时间(体外48h;体内按协议)
阅读提示:STAR Methods 'ASO transfection or in vivo treatment' 部分,图5、6
分子检测
引物序列(Table S2)、SYBR Green mix、StepOnePlus Real Time PCR系统、RNA提取方法(TRIzol)、RIP实验的抗体和缓冲液、ChIP实验的抗体、Western blot的抗体和稀释比例
阅读提示:STAR Methods 'Quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) and PCR analysis'、 'RNA-IP'、'Western blot analysis'、'ChIP qPCR' 部分,表S2