PHGDH通过调控YB1/SLC7A11介导的足细胞铁死亡缓解糖尿病肾病

PHGDH alleviates DKD by regulating YB1/SLC7A11-mediated ferroptosis in podocytes

作者信息Yinghui Wang, Qingqing Zhang, Shasha Lv, Xueling Wang, Qingzhen Liu, Xiangchun Liu, Yaping Zhang, Gang Liu
PMID40543833
发布时间2025-08-01
DOI10.1016/j.trsl.2025.06.001

实验完整度

研究包含体外细胞实验、动物模型、临床样本分析及机制验证,涵盖表型、功能、机制及体内验证。

主要模型

人足细胞系 HK-2细胞 人肾小球系膜细胞 db/db糖尿病小鼠模型 DKD患者肾活检组织

重点核对

PHGDH表达水平(HG处理或DKD组织中的下调) 铁死亡相关指标(Fe2+、MDA、GSH、ROS) YB1的K48泛素化水平 SLC7A11的表达及mRNA稳定性 AAV-PHGDH介导的肾内过表达效率

摘要

糖尿病肾病(DKD)是终末期肾病的主要原因,但其发病机制仍不完全清楚。铁死亡已被认为与DKD进展有关,然而其调控机制仍不明确。磷酸甘油酸脱氢酶(PHGDH)是丝氨酸生物合成的关键酶,在DKD发展中的研究很少。为了阐明PHGDH在铁死亡中的作用及其在足细胞和DKD中的潜在机制,我们开展了本研究。我们的研究结果表明,PHGDH缺乏加剧足细胞损伤,以细胞骨架紊乱为特征,并在足细胞和DKD肾组织中促进铁死亡。相反,PHGDH过表达减轻足细胞损伤,减少铁死亡,并改善DKD小鼠的肾功能。在机制上,我们确定了PHGDH通过调控SLC7A11表达(一种与铁死亡相关的关键蛋白)来介导铁死亡。具体而言,PHGDH通过抑制YB1的K48连接泛素化和降解来稳定YB1,从而增强SLC7A11 mRNA的稳定性和表达。总之,我们的研究揭示了新的PHGDH-YB1-SLC7A11调控轴,该轴负责抑制铁死亡并保护DKD中的足细胞和肾损伤。我们的发现为DKD中铁死亡的分子机制提供了新的见解,并突出PHGDH作为减轻铁死亡介导的肾损伤的治疗靶点。

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
PHGDH在DKD足细胞损伤中是否通过调控铁死亡发挥作用及其机制是什么?
核心机制
PHGDH通过抑制YB1的K48连接泛素化降解,稳定YB1蛋白,进而增强SLC7A11 mRNA稳定性并上调其表达,从而抑制足细胞铁死亡,减轻肾脏损伤。
主要证据
体外高糖处理的足细胞及DKD小鼠肾脏和患者肾组织中PHGDH表达下调;PHGDH敲低促进铁死亡,过表达抑制铁死亡并改善肾功能;Co-IP和质谱鉴定PHGDH与YB1相互作用,MG132处理逆转YB1降解,K48泛素化增强;RIP和Actinomycin D实验证明YB1结合SLC7A11 mRNA并增强其稳定性。
研究意义
揭示PHGDH-YB1-SLC7A11调控轴在DKD铁死亡中的新机制,为DKD的防治提供潜在治疗靶点。

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

PHGDH在DKD中的表达分析

检测PHGDH在DKD患者和动物模型中的表达变化及与临床指标的相关性。

利用RNA-seq分析高糖处理足细胞中差异表达基因,结合人类DKD数据库(GSE96804)和肾组织IHC染色验证PHGDH表达,并进行临床相关性分析。

2

PHGDH对足细胞损伤和铁死亡的影响

验证PHGDH表达改变是否影响高糖诱导的足细胞损伤和铁死亡。

通过shRNA或过表达质粒改变PHGDH水平,检测细胞活力、凋亡、F-actin结构、desmin表达、迁移能力及铁死亡指标(Fe2+、MDA、GSH、ROS、MMP)。

3

PHGDH过表达对DKD小鼠肾脏损伤和铁死亡的作用

评估体内PHGDH过表达是否改善DKD小鼠肾功能并抑制铁死亡。

向DKD小鼠肾内注射AAV-PHGDH或对照,检测肾功能指标(血糖、UACR)、组织病理(PAS、Masson)、足细胞足突形态(TEM)、铁死亡指标及足细胞标志物表达。

4

PHGDH调控SLC7A11表达的机制研究

探究PHGDH是否通过影响SLC7A11表达调控铁死亡,并寻找其直接结合蛋白。

通过RNA-seq筛选PHGDH过表达后的差异表达基因,验证SLC7A11表达变化;通过Co-IP和质谱鉴定PHGDH结合蛋白,验证YB1与其相互作用及泛素化修饰。

5

YB1对SLC7A11 mRNA稳定性的调控

验证YB1是否直接结合SLC7A11 mRNA并调节其稳定性。

敲低YB1后检测SLC7A11 mRNA水平,通过RIP和RNA pull-down验证结合,通过Actinomycin D实验检测mRNA稳定性。

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
RPMI 1640培养基BasalMediaK211216
胎牛血清Gibco10099-141c
DMEM/F12培养基BasalMediaH211217
D-葡萄糖----
D-甘露醇----
TRIzol试剂Invitrogen108305
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0009
抗GAPDH抗体Abcamab8245
抗PHGDH抗体Abcamab240744
抗β-肌动蛋白抗体Abcamab7817
抗SLC7A11抗体Abcamab307601
抗YB1抗体Abcamab76149
抗泛素抗体ABclonala19686
RNA快速纯化试剂盒ES ScienceRN001
SYBR Green PCR预混液Applied Biosystems--
Lipofectamine3000转染试剂InvitrogenL3000001
鬼笔环肽SharebioSB-YP0052
抗desmin抗体Abcamab32362
抗WT-1抗体Abcamab89901
抗nephrin抗体SigmaABT311
FITC标记二抗ZsbioZF-0311
罗丹明标记二抗ZsbioZF-0316
DAPI染色液SolarbioC0065
CCK-8细胞计数试剂盒DojindoCK04
Annexin V-FITC/PI凋亡检测试剂盒ElabscienceE-CK-A211
TMRE线粒体膜电位检测试剂盒BeyotimeC2001S
FerroOrange铁离子探针DojindoF374
C11 BODIPY 581/591探针InvitrogenC10445
谷胱甘肽检测试剂盒InvitrogenEEA020
丙二醛检测试剂盒InvitrogenEEA015
Masson染色试剂盒SolarbioG1340
PAS染色试剂盒SolarbioG1281
Transwell小室Corning--
RNA免疫沉淀试剂盒BiotimeP1801S
RNA pull-down试剂盒ThermoFisher20164

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
细胞培养与处理
足细胞分化条件(33°C培养14天,37°C分化);高糖浓度(30 mM)和处理时间(48小时);甘露醇渗透压对照(24.5 mM)。
阅读提示:见Methods 'Cell culture'部分。
PHGDH表达调控
shRNA序列(见表2),过表达质粒来源;转染试剂Lipofectamine3000;慢病毒包装系统(pCLenti, psPAX2, pMD2.G);嘌呤霉素筛选浓度。
阅读提示:见Methods 'Plasmid construction and transfection'部分。
铁死亡检测
检测指标包括Fe2+(FerroOrange)、MDA、GSH、ROS(C11 BODIPY)、MMP(TMRE)的处理浓度和时间;试剂盒货号。
阅读提示:见Methods 'Iron staining', 'Lipid peroxidation analysis', 'Mitochondrial membrane potential (MMP) detection', 'Biochemical assays'部分。
动物模型建立与处理
db/db小鼠周龄(10周)和DKD诊断标准(血糖>16.7 mmol/L且尿蛋白阳性);AAV-PHGDH和AAV-Scram的滴度(1×10^13 VG/ml)及注射方式;处理时间(20周后处死)。
阅读提示:见Methods 'Animal studies'部分。
蛋白与RNA相互作用
Co-IP实验条件(抗体、交联方法);RIP和RNA pull-down试剂盒及步骤;MG132处理浓度和时间;K48泛素化检测方法。
阅读提示:见Methods 'RNA immunoprecipitation (RIP) and RNA pull-down', 'Immunoblotting', 'Plasmid construction and transfection'部分。